Устройство для программного управления

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее генератор импульсов, блок управления и последовательно соединенные делитель частоты, первый коммутатор, первый реверсивный счетчик, первый цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, первый блок триггеров и первый логический блок, выход которого подключен к второму вхо ду реверсивного счетчика, выход датчика обратной связи соединен с вторым входом суммирующего усилителя, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности управления, в него введены второй коммутатор, второй датчик обратной связи и последо-t вательно соединенные третий коммутатор , второй реверсивный счетчик, второй цифроаналоговый преобразователь , второй суммирующий усилитель, второй блок триггеров и второй.логический блок, выход которого подключен к второму входу второго реверсивного счетчика, выход датчика обратной сйязи подключен к второму входу второго суммирующего усилителя, выходы первого и второго суммирующих усилителей подключены к первому и второму входам второго коммутатора , третий вход которого соединен с первьм выходом блока управления с BTOpbiM входом первого и первым входом третьего коммутаторов, вто (Л рой вход которого подключен к выходу делителя частоты, а третьи входы первого и третьего коммутаторов соединены с выходом генератора импульS сов, первый и второй входы блока управления соединены с выхода1 4и первого и второго реверсивных счетчиков соответственно, второй выход блока управления соединен с вторым входом ел со делителя частоты, выход второго коммутатора подключен к исполнительному органу, а первый выход блока управления соединен с вторыми входами первого и второго логических блоков.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„SUÄÄ 117591 зШ G 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

nO PELHAM ИЗОБ ЕТЕНИЙ V OTHR A (2i) 3617890/24 -24 (22) 08,07.83 (46) 07.10.84. Бюл. № 37 (72) Г.А.Гарицын, Е.А.Олейников и Е.А.Сиканов (71) Специальное конструкторское бюро испытательных машин Производственного объединения "Точмашприбор". (53) 621-503.55(088.8) (56) 1. Патент ФРГ № 2213436, кл. 42к 34/04, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР, № 711541, кл. G 05 В, 19/39, 1978 (прототип) .

° (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее генератор . импульсов, блок управления и последовательно соединенные делитель частоты, первый коммутатор, первый реверсивный счетчик, первый цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, первый блок триггеров и первый логический блок, выход которого подключен к второму вхо ду реверсивного счетчика, выход дат" чика обратной связи соединен с вторым входом суммирующего усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности управления, в него введены второй коммутатор, второй датчик обратной связи и последовательно соединенные третий коммутатор, второй реверсивный счетчик, второй цифроаналоговый преобразователь, второй суммирующий усилитель, второй блок триггеров и второй.логический блок, выход которого подключен к второму входу второго реверсивного счетчика, выход датчика обратной связи подключен к второму входу второго суммирующего усилителя, выходы первого и второго суммирующих усилителей подключены к первому и второму входам второго коммутатора третий вход которого соединен с первым выходом блока управления с вторым входом первого и первым входом третьего коммутаторов, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты, а третьи входы первого и третьего коммутаторов соединены с выходом генератора импульсов, первый и второй входы блока управления соединены с выходами первого и второго реверсивных счетчиков соответственно, второй выход блока управления соединен с вторым входом делителя частоты, выход второго коммутатора подключен к исполнительному органу, а первый выход блока управления соединен с вторыми входами перного и второго логических блоков.

111759

Изобретение относится к автоматиКе и, в частности, может быть исполь-зовано для управления испытательными машинами с электрогидравлическим приводом. 5

Известно устройство управления испытательными машинами, содержащее два задающих устройства, два суммирую õ усилителя, ограничительное устройство, коммутаторы, исполнительный 1G орган, объект управления (образец) и два датчика обратной связи — перемещения штока цилиндра и усилия 1 приложенного к образцу.

С помощью задающего устройства, суммирующих усилителей и исполнительного органа регулируется состояние объекта по одному иэ датчиков обратной связи„ выход которого подсоединен на второй вход первого суммирую- щ щего усилителя (например, усилие, приложенное к образцу). В ограничительном устройстве предварительно задается величина, соответствующая второму датчику обратной связи. Выход д второго датчика обратной связи подсоединен к второму входу второго суммирующего усилителя.При превышении выходного сигнала первого суммирующего усилителя, предварительно заданной величины в ограничительном устройстве передается управление с помощью коммутаторов на второй датчик обратной связи, Дальнейшее регулирование по второму датчику обратной связи осуществляется от второго задающего устройства (1).

В процессе испытания возникает задача неоднократной программно-управляемой передачи управления. Однако @ использование комбинированного управления вносит погрешность в задание закона нагружения, а задание наперед заданной точки перехода к второму датчику обратной связи исключает возможность программной передачи управления по другим критериям.

Наиболее близким к изобретению является программный регулятор содер жащий генератор импульсов, делитель 50 частоты, коммутатор, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, исполнительный орган, триггер, логический блок, блок управления, объект управления и M . датчик обратной связи. Перед работой триггер и счетчик сбрасываются в исХодное состояние, логический блок

1 2 удерживает счетчик в режиме "Сложение".

При этом коммутатор подсоединяет выход генератора к входу счетчика.

При включении устройства импульсы поступают на счетчик. Как только сигнал преобразователя превышает сигнал датчика, на выходе суммирующего усилителя появляется сигнал, вызывающий срабатывание триггера, который переключает коммутатор, подсоединяя выход делителя частоты к реверсивному счетчику, а логический блокк выходу блока управления для управления работой по программе. Состояние датчика обратной связи записано в реверсивный счетчик и устройство начинает работы по программе (2 3.

Однако известное устройство не имеет возможности неоднократной программно-управляемой безударной передачи сигналов управления с одного датчика обратной связи на другой, так как во время записи состояния сигналов нового датчика на входе исполнительного органа скачком меняется сигнал, что приводит к резкому изменению сигнала состояния объекта (удару) .

Цель изобретения — повышение точности управления путем получения неоднократной программно-управляемой безударной передачи нового значения, сигналов управления с одного датчика обратной связи на другой.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для программного управления, содержащее генератор импульсов, блок управления и последовательно соединенные делитель частоты, первый коммутатор первый реверсивный счетчик, первый цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, первый блок триггеров и первый логический блок, выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика, выход датчика обратной связи соединен с вторым входом суммирующего усилителя, введены второй коммутатор, второй датчик обратной связи и последовательно соединенные третий коммутатор, второй реверсивный счетчик, второй цифроаналоговый преобразователь, второй суммирующий усилитель, второй блок триггеров и второй логический блок, выход которого подключен к второму входу второго реверсивного счетчика, выход датчика обратной связи подключен к второму входу

1117 з второго суммирующего усилителя, выходы первого и второго суммирующих усилителей подключены к первому и второму входам вторжо коммутатора, третий вход которого соединен с пер5 вым выходом блока управления и с вторым входом первого и первым входом третьего коммутаторов, второй вход которого подключен к выходу. делителя частоты, а третьи входы первого и третьего коммутаторов соединены с выходом генератора импульсов, первый и второй входы блока управления соединены с выходами первого и второго реверсивных счетчиков соответ15 ственно, второй выход блока управления соединен с вторым входом делителя частоты, выход второго коммутатора подключен к исполнительному органу, а первый выход блока управления соединен с вторым входами пер—

20 вого и второго логических блоков.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — функциональная схема бло25 ка управления, на фиг. 3 —. функциональная схема коммутатора; на фиг.

4 — функциональная схема блока триггеров, на фиг. 5 — функциональная схема логического блока.

Устройство содержит блок 1 управления,генератор 2 импульсов, делитель

3 частоты, коммутаторы 4 и 5, реверсивные счетчики 6 и 7, цифроаналоговые преобразователи 8 и 9, суммирующие усилители 10 и 11, блоки тригге- 35 ров 12 и 13, логические блоки 14 и

15, коммутатор 16, исполнительный орган 17, объект 18 управления, датчики 19 и 20 обратной связи .

Блок управления выполняет функции 4О задания программы управления для управляемого делителя 3, реверсивных счетчиков 6 и 7, логических блоков 14 и 15, сравнения задания реверсивного счетчика с его текущим значением, выработки управляющего сигнала коммутатором 16 и переключения программы управления.

Блок управления для однозонной испытательной машины, работающей в 3QHe5D сжатия или растяжения и не имеющей знаковых разрядов в реверсивных счет- чиках 6 и ? и цифроаналоговых преобразователях 8 и 9 (фиг. 2),,состоит из коммутатора 21, сумматора 22, двоич- 55 ного счетчика 23 и устройства 24 хранения программы. В блок управления

: приходят коды 25 и 26 с выходов ре591 4 версивных счетчиков б и 7. В управляемый делитель 3 подается код 27, в логические блоки 14 и 15, коммутаторы 4, 5 и 16 — сигналы 28 и 29 режима, в логические блоки 14 н 15 — сигнал 30 сложения. Элементы 21-23 могут быть выполнены, нанрпмер, на микросхемах серии 155, устройство 24 хранения программы — на микросхемах постоянного запоминающего устройства

К556РТ4, оперативного запоминающего устройства или программных переключателях типа ПП 10 с коммутатором на . микросхемах серии К155. Исходное положение в блоке управления устанавливается сигналом "Начальная установка программы", по которому выходной код счетчика 23 устанавливается в "0", устройство хранения программы выдает. коды из нулевого адреса. По сигналам

28 и 29, например, логический блок

14 и коммутатор 4 устанавливаются в режим управления, логический блок 15 и коммутатор 5 — в режим измерения, коммутатор 16 подключает к исполнительному органу сигнал с сумматора

10. По сигналу 28 код 25 счетчика б подключается к входам A сумматора

22 с помощью коммутатора 21.

Блок управления работает следующим образом.

В процессе работы изменяется код 25 со счетчика 6. Направление счета на . сближение с кодом задания выдается сумматором 22 в виде сигнала 30. Когда код 25 сравнивается с кодом задания, вырабатывается сигнал равенства кодов в сумматоре

22, по которому изменяется состояние счетчика 23. Изменяется код адреса на входе устройства 24 хранения программы, которое выдает новые коды задания программы, Если передача управления с датчика 19 на датчик 20 не нужна, то сигналы 28 и 29 не изменяются. На вход В сумматора 22 поступает новый код задания, исчезает сигнал "Равно", сигналом 30 задается направление счета. на сближение с кодом задания реверсивному счетчику 6. Если необходима передача управления с датчика 19 на датчик 20, сигналы 28 и 29 изменяются. По сигналу 28 подключается код 26 к входам

А сумматора 22 с помощью коммутато-, ра 21. Дальнейшая работа осуществляется аналогично.

Генератор 2 импульсов предназначен для формирования импульсов для

5 11175 реверсивных счетчиков 6 и 7 в режимах измерения и управления. Он может бьггь выполнен на элементах серии

К155.

Управляемый делитель 3 частоты предназначен для деления частоты следования импульсов с генератора 2 . по программе, задаваемой блокам 1 управления. Он может бьггь выполнен на микросхеме К155ИЕ8.

1О

Коммутаторы 4 и 5 предназначены для переключения последовательности импульсов, приходящих с генератора

2 и управляемого делителя 3 на счетные входы реверсивных счетчиков 6 и 7, и управления пуском в режиме управления. Они могут быть выполнены на элементах серии К155 (фиг. 3) . К коммутатору 4 (5) приходят сигнал

28(29) управления из блока 1 управления и последовательности 3 1 и 32 импульсов с генератора 2 и делителя

3 частоты соответственйо и выдается последовательность 33 импульсов на счетные входы реверсивных счетчиков

6и 7.

Реверсивные счетчики 6 и 7 предназначены для счета импульсов путем сложения или вычитания в режимах управления или измерения. Они могут быть выполнены на микросхемах

К155ИЕ7.

Цифроаналоговые преобразователи

8 и 9 предназначены для преобразования кода реверсивных счетчиков 6 и 7 в напряжение. Они могут бьггь выполнены при помощи устройств Ф7077.

Суммирукяцие усилители 10 и 11 предназначены для сравнения аналоговых сигналов цифроаналоговых преобразователей 8 и 9 и усилителей датчи Ц) ков 19 и 20 и усиления разностного сигнала. Они могут быть выполнены на микросхемах К553УД2.

Блоки триггеров 12 и 13 предназнаЯ5 чены для формирования сигналов сложения и вычитания для реверсивных счетчиков 6 и 7 из выходного сигнала суммирукщих усилителей 10 и 1 I . Блок триггеров (фиг. 4) состоит из предварительного усилителя 34, компараторов 35 и 36, усилителей-формирователей 37 и 38 и триггеров 39 и 40.

В блок триггеров приходит сигнал 4 1 с суммирующего усилителя 10(11) и выдает сигналы вычитания 42 и сложения 43 в режиме измерения в логический блок 14(15) .

91 б

Блок триггеров работает следую, образом.

Сигнал 4 1 усиливается предварительным усилителем 34 до величины, обеспечивающей устойчивую работу ка; параторов 35 и 36. Компаратор 35 имеет порог срабатывания в области положительных напряжений, компаратор

36 — в области отрицательных напряже ний. Усилители-формирователи 37 и

38 согласуют уровни напряжений компараторов с уровнями ТТЛ. Настройкой порогов срабатывания компараторов обеспечивается устойчивая зона "0".

Сигнал с компаратора 35, имеющего положительный порог срабатывания, поступает на триггер 39, формирующий сигнал 42 вычитания. Сигнал с компаратора 36, имеющего отрицательный порог срабатывания, поступает на триггер 40, формирующий сигнал 43 сложения. Для устранения помех триггеры 39 и 40 тактируются.

Логические блоки 14 и 15 предназначены для формирования сигналов сложения и вычитания для реверсивных счетчиков в режимах управления и измерения с учетом знаков. В однозонной испытательной машине логический блок упрощается и его функция водится к переключению сигналов слоения и вычитания в зависимости от режима. K логическому блоку 14(15) приходят сигналы вычитания 42 и сложения 43 для следящего режима из блока триггеров 12(13), сигнал 30 сложения и сигнал ?8(29) управления режимом из блока 1 управления (фиг.5).

Логический блок 14 (15) выдает сигналы

44 и 45 в реверсивный счетчик 6(7).

Логические блоки могут быть выполнены на микросхемах серии К155.

Коммутатор 16 предназначен для переключения аналогового управляющегю сигнала исполнительным органом 17 от суммирующих усилителей 10 и 11 по сигналу 28 блока управления и представляет собой переключающий контакт, управляемый одним сигналом.

Коммутатор может бьггь выполнен на микросхеме К590КН2, Устройство работает следующим образом.

Блоком 1 управления задается про— грамма управления и обеспечивается управление в двух режимах: управления и измерения. Исходное состояние задается внутри блока управления выходом на начальный адрес программы.

1117

/

Остальные блоки устанавливаются в исходное положение по программе путем поочередного включения в режим измерения. По сигналу блока управления, например, коммутатор 4 и логический блок 14 устанавливаются в режим управления, коммутатор 5 и логический блок 15 — в режим измерения. Коммутатор 16 подключает сигнал с сумматора 10 к исполнительному i0 органу 17. По сигналу "Пуск", поступающему на коммутатор 4, импульсы с выхода генератора 2 через делитель

3 частоты поступают на вход счетчика 6, соединенного с преобразователем 15

8, с выхода которого подаются на суммирующий усилитель 10, формирующий команду через коммутатор 16 исполнительному органу 17, воздействующему на объект 18. Состояние объекта к онтролируетс я датчиком 19 обратной связи, выход которого соединен с вторым входом суммируюшего усилителя 10. В то же время контролируется состояние датчика 20 блоком триггеров 13, которые срабатывают на положительную или отрицательную разность суммирующего усилителя 11 и включают через логический блок

15 вычитание или сложение реверсивного счетчика 7. Импульсы с выхода генератора 2, минуя делитель 3, поступают через коммутатор 5 в счетчик 7 который начинает работать в усЭ

J коренном режиме. Как только сигнал

35 с преобразователя 9 становится равным сигналу датчика 20, на выходе суммирующего усилителя появляется сигнал, вызывающий срабатывание триггеров 13, которые запрещают прохож— дение импульсов на входе счетчика 7.

Таким образом, записывается текущее состояние датчика 20 в счетчик 7.

По программной команде блока 1 управления о передаче управления на датчик 20 обратной связи блокируется ло45 гическим блоком 15 управление от блока триггеров 13, коммутатором 16 выход суммирующего усилителя 11 подключается к исполнительному органу

17, разрешается управление логическим блоком 14 от блока триггеров 12, выход делителя 3 частоты подключается коммутатором 5 к входу счетчика

7, логический блок 15 включается на управление ° В результате импульсы с выхода генератора 2 через делитель 3 и коммутатор 5 поступают на вход счетчика 7, соединенного с преобразовате591 8 лем 9, с выхода которого сигнал подается на суммирующий усилитель 11, формирующий через коммутатор 16 команду исполнительному орга ну 17, Boç— действующему на объект 18 . Тел ер ь состояние объекта контролируется датчиком 20 обратной связи. Устройство продолжает выполнять заданную программу. Состояние датчика 19 записывает— ся в счетчик 6 с помощью блока триг— геров 12, логического блока 14, коммутатора 4, цифроаналогового преобра— зователя 8 и суммирующего усилител1

l 0. Передача управления на датчик 19 аналогична .

Применение предлагаемого устройства позволяет программно задавать закон нагружения, комбинируя управление от разных датчиков обратной связи, что расширяет возможности осуществления методик испытания, дает возможность достоверного повторения программы нагружения, предохраняет объект управления (образец) от повреждений при передаче управления, т.е. осуществлять безударный зажим образцов, проводить без остановки испьггания образцов на растяжение с передачей управления на другой датчик в зоне пластической деформации согласно

ГОСТ 1497-73, проводить испытания образцов на малоцикловую и многоцикловую усталость, комбинируя мягкий и жесткий режимы по программе.

Кроме того, за счет высокой достоверности при статических испытаниях, исключения потерь времени при переходах с датчика на датчик и увеличения скорости нагружения образца в пластической области предлагаемое устройство позволяет повысить произ— водительность испытательных машин на

207 и соответственно увеличить эффективность их работы.

Работа устройства проверена на макете разрывной машины. Устройство использовано в разработке универсальной машины на растяжение-сжатие усилием

10000 кН, установки ИТП вЂ 6 и изгибной машины.

Предлагаемое устройство не требует специальной синхронизации. Иинимальный период следования импульсов генератора должен бьггь больше задержки прохождения сигнала переключения режимов, последняя должна бьггь меньше времени реакции управления с исполнительным органом на управляющии сиг нал .

1117591

1117591 иг.

Составитель И.Швец

Редактор О.Юрковецкая Техред O,Неце Корректор Е.Сирохман

Заказ 7218/31 Тираж 841 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