Устройство для программного управления приводом

 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано, например, в устройствах числового программного . управления станками и промьшленными роботами. Целью изобретения является повышение точности работы устройства для программного управления приводом. Устройство содержит генератор импульсов , делитель частоты, первьш выход которого соединен с первым входом первого и второго сумматоров, первый реверсивлый счетчик импульсов, блок сложения-вычитания, второй реверсивньш счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, логический блок, блок ключей, датчик положения привода , фильтр, демодулятор, интегратор, преобразователь напряжение - частота, регистр и распределитель импульсов. Введение регистра при формировании фазомодулированных сигналов позволяет повысить статическую точность устройства за счет исключения коротких 1-1Мпульсов в сигналах питания датчика толожения привода, а включение в состав устройства распределителя импульсов позволяет подавить малые колеба- Г1ИЯ выходного напряжения устройства 5 4 ил..I i (Л С

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

С 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTQPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-—

В )

1 ц

1 с д с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1.) 37 87 3 98/24-24 (22) 15.05.84. (46) 23.04.86. Бюл. Ф 15 (72) Д.И.Вышецкий, Ю.А.Зенкевич, А.С.Грицай и Б.Г.Коровин (53) 621. 503. 55 (088. 8) (56) Башарин А,В. и др. Управление электроприводами. — Л.: Энергоиздат, 1982, с. 262-266.

Авторское свидетельство СССР

У 1020799, кл. G 05 В 19/18, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ (57) Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано, например, в устройствах числового программного управления станками и промышленными роботами. Целью изобретения является повышение точности работы устройства для программного управления приводом.

SU,» 122641Î А

Устройство содержит генератор импульсов, делитель частоты, первый выход которого соединен с первым входом первого и второго сумматоров, первый реверсивный счетчик импульсов, блок сложения-вычитания, второй реверсивный счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, логический блок, блок ключей, датчик положения привода, фильтр, демодулятор, интегратор, преобразователь напряжение — частота, регистр и распределитель импульсов.

Введение регистра при формировании фазомодулированных сигналов позволяет повысить статическую точность устройства за счет исключения коротких импульсов в сигналах питания датчика юд положения привода, а включение в сос- 4 ..ав устройства распределителя импуль- С ов позволяет подавить малые колебаФС сия выходного напряжения устройства

4 ил.

1226410

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано, например, в устройствах числового программного управления станками и промышленными роботами.

Цель изобретения — повышение точ-ности работы устройства для программного управления приводом.

Для повышения точности устройства необходимо обеспечить стабилизацию формы сигналов питания датчика положения путем исключения искажений, вносимых переходными процессами на выходах первого и второго сумматоров, С этой целью в устройство введен ре= гистр, управляющий вход которого объединен с входом делителя частоты, а информационные входы подключены к выходам сумматоров, что обеспечивает фиксацию сигналов с выходов сумматоров в момент, когда переходные процессы в комбинационной части сумматоров закончены. Снижение точности известных устройств программного управления приводами обусловлено также наличием в них малых автоколебаний выходного вала, амплитуда которых пропорциональна весу младшего разряда кода управления приводом в первом реверсивном счетчике. Для устранения вйияния этого явления на точность работы предлагаемого устройства в него введен распределитель импульсов, обеспечивающий прохождение автоколебательного сигнала через третьи входы первого и второго сумматоров и блокирующий их прохождение на вход реверсивного счетчика.

В динамических режимах точность устройства повышается за счет включения блока сложения- вычитания на входе реверсивного счетчика, Что обеспечивает инвариантность устройства по управляющему воздействию и тем самым повышение точности его работы.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, на фиг. 2 — пример решения распределителя импульсов, на фиг. 3 — пример решения логического блока; на фиг. 4 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты„ первый 3 и второй 4 сумматоры, регистр

5, логический блок б, блок 7 ключек, датчик 8 положения привода, фильтр 9 демодулятор 10, интегратор 11, преобразователь 12 напряжение-частота, распределитель 13 импульсов, первый реверсивный счетчик 14 импульсов, 5 блок 15 сложения-вычитания, второй реверсивный счетчик 16 импульсов и цифроаналоговый преобразователь 17.

Распределитель 13 импульсов (фиг. 2) состоит из RS -триггера 18, 1О элементов И 19 и 20, имеет входы 21 и 22, первые выходы 23 и 24 и дополнительный выход 25.

Логический блок 6 (фиг. 3) имеет элементы НЕ 26-29, элемент И 30-33, 15 а блок 7 ключей показан в виде эквивалентной схемы, где показаны ключи

34-37 .

Сигнал на демодулятор 10 снимаетсл со старшего (и-ro) разряда делителя 2, гце и — число разрядов делителя 2 и реверс ивного счетчика 14, что связано с необходимостью подачи ва цемоду.лятор опорного сигнала, . равного по частоте сигналу питания

25 датчика. 3 случае двоичной реализации делителя 2 период опорного сигнала в

2 - раз превышает период следования импульсов на выходе генератора 1.

Регистр 5 состоит из триггеров гила Э . Информация, поступившая на входные линии такого триггера к моменту возникновения перепада или в фронта тактового сигнала, определяет каким будет состояние выхода на последующем интервале времени. Фиксирующие схемы — "защелки" и регистры позволяют запомнить комбинацию двоичных разрядов, поданную на их входы, и хранить ее после изменения входных сигналов.

Переходные процессы, возникающие в сумматорах 3 и 4 после каждого изменения кода в счетчике 2 по сигналу с генератора 1, вызывают появление

"провалов" и "выбросов" на выходах сумматоров„ Для исключения переходных процессов регистр 5 "фиксирует" сигналы с выходов сумматоров после

ohio:i÷àíèÿ переходных процессов.

Генератор 1 импульсов соединен с входом записи регистра 5 и входом делитегя 2 частоты, представляющего собой двоичный или двоично-десятичный счетчик. Сумматоры 3 и 4 представляют собой стандартные сумматоры, четырехразрядные двоичные сумматоры, осуществляющие сравнение кодов делителя 2 частоты и реверсивного

1226410 счетчика 14. Регистр 5 состоит из триггеров, работающих по тактовым сигналам от генератора 1 импульсов.

Логический блок 6 преобразует модулированные по фазе сигналы в широтномодулированные.

Блок 7 ключей на транзисторах усиливает по мощности сигналы для питания датчика 8 положения, в качестве которого может быть использован синусно-косинусный трансформаторный датчик (Вт, резольвер, индуктосин и т.п.). С выхода датчика 8 положения сигнал через фильтр 9, представляющий собой частотно-зависимый усилитель, например, на операционных усилителях, поступает на демодулятор

10, выполняющий функции фазочувствительного выпрямителя. Интегратор 11 представляет собой элемент последовательной коррекции устройства и может быть реализован стандартной схемой на операционных усилителях, имеющей пропорционально-интегральную передаточную характеристику. С выхода интегратора 11 сигнал через преобразователь 12 напряжение-частота, реализованный, например, на основе интегратора, компаратора и разрядного ключа, поступает на вход распределителя 13 импульсов. С выхода последнего сигналы поступают на входы блока

15 сложения-вычитания и первого реверсивного счетчика 16, выходы которого управляют цифроаналоговым преобразователем 17. Блок сложениявычитания 15 состоит из двух элементов ИЛИ. Через первый элемент ИЛИ импульсы с положительного входа устройства и положительного выхода распределителя импульсов 13 поступают на вход суммирования реверсивного счетчика 14 импульсов, а через второй элемент ИЛИ отрицательные импульсы поступают на вход вычитания реверсивного счетчика 14 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

В статическом режиме, когда информация на входе устройства отсутствует и переходные процессы закончены, устройство находится в режиме стабилизации положения привода. Импульсы тактовой частоты от генератора 1 импульсов заполняют делитель 2 частоты. На входы первого сумматора

3 информация от делителя 2 и реверсивного счетчика 14 поступает в прямых кодах. На входы второго сумматора 4 информация от делителя 2 поступает в прямом коде, а от реверсивного счетчика 14 импульсов — в обратном коде. На выходах сумматоров 3 и 4 формируются прямоугольные сигналы, модулированные по фазе в соответствии с кодом реверсивного счетчика

14 импульсов, однако указанные сигналы в силу ограниченного быстродейið ствия сумматоров имеют большое число провалов и выбросов, что приводит к искажению формы импульсов на выходах сумматоров 3 и 4. Для исключения влияния переходных процессов на сигналы в устройство введен регистр 5, в котором фиксируются выходные сигналы сумматоров 3 и 4 после каждого изменения кода в делителе 2 частоты.

Такая фиксация повышает точность преобразователя, на которую переста1 ют влиять искажения формы импульсов на выходах сумматоров 3 и 4. Сигналы с выходов регистра 5 через логический блок 6, формирующий две последовательности чередующихся разнополярных широтно-модулированных прямоугольных импульсов, поступают на блок 7 ключей, выходы которого соединены с входными обмотками датчика 8 положе30 ния. Выходной сигнал с датчика 8 положения через фильтр 9 структуры.

Селена-КИ, выделяющий первую гармонику напряжения, поступает на демодулятор 10. Последний выполняет функции фазочувствительного выпрямителя.

Уровень сигнала на его выходе пропорционален амплитуде входного сигнала, а знак определяется соотношением фаэ входного и опорного сигналов. В случае, если эти сигналы синфазны—

40 выходное напряжение демодулятора 10 положительно. Если же укаэанные сигналы противофазны — выходное напряжение отрицательно. В согласованном состоянии, когда код реверсивного

4 счетчика 14 импульсов пропорционален перемещению датчика 8 положения, напряжение на выходе демодулятора 10 равно нулю и устройство находится в автоколебательном режиме. При этом напряжение на выходе интегратора 11 является знакопеременным, а импульсы на положительном и отрицательном выходах преобразователя 12 напряжениечастота (вхбды 21 и 22 распределителя 13 импульсов) чередуются. При смене напряжения, например после прекращения импульсов на входе 21,приходит импульс на вход 22, триггер 18 сменя1226410 ет свое значение по заднему фронту импульса, изменяя значение выхода 25, а сам импульс блокируется элементом

И 20. Второй и послецующие импульсы с входа 22 беспрепятственно проходят на выход 2ч. Таким образом, распределитель 13 импульсов блокирует прохождение первого импульса с входов ?1 и 22 на выходы 23 и 2ч соответствен- 10 но при изменении знака направления, а сам знак направления в виде логического сигнала присутствуе;, на дополнительном выходе 25 распределителя 13 импульсов. Таким образом, 15 в статическом режиме устройство остается замкнутым по цепи обратной за счет сигнала на дополнительном выходе распределителя 13 импульсов., значение которого определяется зна- 20 ком напряжения на выходе интеграто-" ра 11. При этом распределитель 13 импульсов блокирует прохождение сигналов на входе блока 15 сложениявычитания и первого реверсивного с счетчика 16, код которого, оставаясь нулевым, обеспечивает неподвижность привода.

При изменении положения датчика 8,, например, за счет возмущающего воз- ЗО действия, на выходах,демодулятора 10 и интегратора 1 1 формируется напряжение„ полярность которого зависит от напряжения смещения датчика 8. С выхода преобразователя 12 напряже- ние-частота импульсы через распределитель 13 и блок 15 сложения-вычитания изменяют код реверсивного с-rcT чика 14 импульсов на величину Й Х, пропорциональную величине перемеще- 0 ния датчика 8. Величина 6 Х ";.-акже вписывается в первый реверсивный счетчик, вызывая появление напряжения на вьглоде устройства, обеспечивающего перемещение привода в старо- 5 ну компенсации возмущенного перемещения датчика 8. Такое движение продолжается до обнуления первого реверсивного счетчика и возвращения реверсивного счетчика 1À в состояние, соответствующее невозмущенному положению датчика 8.

В динамическом режиме, когда на вход устройства поступают задающие импульсы, происходят процессы,, аналогичные описанным, Так, например, при движении привода с постоянной скоростью задающие импульсы через блок 15 сложения-вычитания поступают на входы второго реверсивного счетчика, причем, если скорость движения привода соответствует заданной (скорости перемещения датчика 8 и кода счетчика 14 импульсов равны), импульсы на выходе распределителя 13 импульсов не формируются и устройство работает в режиме малых отклонений (аналогично статическому режиму). При наличии разности в скорости привода и задающего воздействия код реверсивного счетчика 16 импульсов соответственно изменяется, обеспечивая уменьшение или увеличение скорости привода для приведения ее к заданному значению.

Таким образом, применение регистра при формировании фаэомодулированных сигналов позволяет повысить статическую точность устройства за счет исключения коротких импульсов в сигналах питания датчика. Включение в со=тая устройства распределителя импульсов позволяет подавить малые автоколебания выхоцного напряжения устройства. .Перенос блока сложения-вычитания на вход второго реверсивного с-,"етчика позволяет обеспечить в устройстве инвариантность по управляющему воздействию в режиме постоянной скорости, что позволяет значительно повысить точность работы устройства при больших скоростях перемещения.

Формула изобретения

Устройство для программного управления приводом, содержащее генеoàòîð импульсов, выход которого соединен с входом делителя частоты, первый зыход которого соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, первый реверсивный счетчик импульсов, первый и второй выхо,,-„ы которо.го соединены с вторыми входами первого и второго сумматоров соответственно, а входы первого реверсивного счетчика импульсов соединены через блок сложения-вычитания с входами устройства для программного управления приводом, второй реверсивный счетчик импульсов, подключенный,:.ыходом к входу цифроаналогового преобразователя, а также последовательно соединенные логический блок, блок ключей, датчик положения приво1226410

10 да, фильтр, демодулятор,.интегратор и преобразователь напряжение-частота, второй выход делителя частоты подключен к управляющему входу демодулятора, о т л и ч а.ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности устройства в работе, в него введены распределитель импульсов и регистр, выходы которого соединены с входами логического блока, первые и вторые входы — соответствейно с выходами первого и второго сумматоров, а управляющий вход — с выходом генератора импульсов, выходы преобразователя напряжение-частота соединены с входами распределителя импульсов, первый выход которого соединен с третьими входами первого и второго сумматоров, вторые выходы — с вторыми входами блока сложения-вычитания и входами второго реверсивного счетчика импульсов.

1226416

График сигнала юа Йоде 2 дел ля Г частокол ,Грацжи еигиалоа юа krкодак,оегигюу ю д

Гра оики аигкал4д упраЬе нив ключяяг длока 7 ю дынодаю логического алака д

Составитель И.Швец

Редактор Е.Папп Техред И.Попович Корректор N.Ìàêñèìèøèíåö

Заказ 2131/46 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изсбретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4