Способ управления скоростью рабочего органа и устройство для его осуществления

 

Изобретение м.б. использовано в станках, промьгашенных роботах и летательных аппаратах. Цель изобретения - расширение диапазона управления и повышение быстродействия и надежности устройства. Исполнительные цилиндры .4, 5 кинематически связаны суммирующим механизмом 6 с рабочим органом 7, и их полости 8, 9 и 10, 11 подключены к гидроусилителям 2, 3. Система контроля.скорости рабочего органа содержит датчики 12, 13 скорости, переключатели 14, 15, два датчика положения , имеющие контакты 16, 17, 18 и 19,20, 21 соотв., и компараторы 22, 23. Сигнальные входы переключателей 14, 15 соединены с блоком 1 управления , управляющие входы - с выходами компараторов 22, 23, а выходы через контакты 16, 19 - с управляющими входами гидроусилителей 2, 3, к к-рым подключены контакты 16, 17, 21 и 19, 20,18 соотв. Входы компараторов 22, 23 соединены с задатчиком опорного сигнала и с одним из датчиков 12, 13. Опорный сигнал сравнивается с сигналами датчиков 12, 13 и при достижении его равенства с сигналом датчика одного из приводов осуществляется останов другого привода. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. (О СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 F 15 В 11/02

gpss:, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

3 у 1 . Д, лд (2 1) 4142422/25-06 (22) 04. 11.86 (46) 30.05.88. Бюл. Н 20 (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (72) Ю.А.Тронь, И.Н.Богаенко и В.И.Донченко (53) 62-521(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1062435, кл. F 15 В 11/02, 1982. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ РАБОЧЕГО ОРГАНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение м.б. использовано в станках, промышленных роботах и летательных аппаратах. Цель изобретения — расширение диапазона управления и повышение быстродействия и надежности устройства. Исполнительные цилиндры 4, 5 кинематически связаны суммирующим механизмом 6 с рабочим органом

7, и их полости 8, 9 и 10, 11 подклю1

„„SU„„1399523 А 1 чены к гидроусилителям 2, 3. Система контроля скорости рабочего органа содержит датчики 12, 13 скорости, переключатели 14, 15, два датчика положения, имеющие контакты 16, !7, 18 и

19, 20, 21 соотв., и компараторы 22, 23. Сигнальные входы переключателей

14, 15 соединены с блоком 1 управления, управляющие входы — с выходами комлараторов 22, 23, а выходы через контакты 16, 19 — с управляющими входами гидроусилителей 2, 3, к к-рым подключены контакты 16, 17, 21 и 19, 20, 18 соотв. Входы компараторов 22, 23 соединены с задатчиком опорного сигнала и с одним из датчиков 12 13.

Опорный сигнал сравнивается с сигна- Ж лами датчиков 12, 13 и при достижении

его равенства с сигнало датчика одного из приводов осуществляется остаzoo ppyroro привода . 2 c n. ф-лы, 2 ил.

1399523

Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в системах управления станков, промышленных роботов и летательных аппара5 тов.

Целью изобретения является расширение диапазона управления и повьштение быстродействия и надежности.

На фиг.1 изображена схема устрайства для осуществления способа управления скоростью рабочего органа; на фиг.2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит блок 1 управления, два привода (не обозначены) с гидроусилителями 2, 3 и исполнительными цилиндрами 4, 5, кинематически связанными суммирующим механизмом 6 с рабочим органом 7 и подклю- 20 ченными полостями 8, 9 и 10, 11 к гидроусилителям 2, 3, а также задатчик опорного сигнала (не изображен)„

Система контроля скорости рабочего органа выполнена в виде датчиков 12„ 25

13 скорости цилиндров 4, 5, переключателей 14, 15, двух датчиков положения, имеющих контакты 16-18 и 19-21 соответственно и компараторов 22, 23.

При этом сигнальные входы переключа- 30 телей 14, 15 соединены с блоком 1, управляющие входы — с выходами компараторов 2?, 23, а выходы через кон такты 16, 19 — с управляющими входами гидроусилителей 2, 3, к которым подключены контакты 16, 17, 21 и 19, 20, 18 соответственно. При этом входы компараторов 22, 23 соединены с задатчиком опорного сигнала и с одним из датчиков 12,, 13. 40

Гидроусилители 2, 3 соединены через обратные клапаны 24, 25 с источником 26 рабочей среды и со сливом в резервуар 27. Блок 1 имеет шины 2830, на входах гидроусилителей 2, 3 45 имеются электромеханические преобразователи (не обозначены).

На фиг. 1, 3 обозначено; х,, х — скорости цилиндров 4, 5, V сигналы на управляющих входах гидроусилителей 2, 3; х — скорость рабо50 чего органа 7; t,, — моменты переключений; 2, — временные интервалы;

Ч 1, V, — сигналы запрета на выходах компараторов 22, 23; U o„ — сигнал за15 датчика опорного сигнала; Чо„, Ч сигналы датчиков 12, 13; х,„ — скорость, соответствующая опорному сигналу Чon ° (2) Способ управления скоростью рабочего органа осуществляется следующим образом, Задатчик опорного сигнала формирует опорный сигнал, а блок 1 — сигнал управления для создания перепадов давления в полостях 8, 9 и 10, 11 цилиндров 4, 5 приводов путем подключения их к источнику 26 рабочей среды и сливу в резервуар 27. Для этого в момент времени с шины 28 блока 1

1 через переключатели 14, 15 подаются сигналы V, Ч на управляющие входы гидроусилителей 2, 3, осуществляющих подключение полостей 8, 9 и 10, 11 к источнику 26 и резервуару 27. По истечении временных интервалов i и i

1 2 (определяемых временами фазовых за-..= паздываний приводов) происходит нарастание скоростей х,, х < цилиндров

4, 5. Поскольку на входах компараторов 22, 23 присутствует опорный сигнал, переключатели 14, 15 обеспечивают передачу сигналов V è Ч на управляющие входы гидроусилителей. При этом вследствие нахождения параметров, определяющих процессы нарастания скоростей х х в области случайных значений, процессы изменения скоростей от нуля до установившегося значения происходят неодинаково по траекториям, определяемым мгновенными значениями параметров следующих соотно— шений (передаточных функций):.

-7,5 х, k e и(s) = — =- — —— (1)

V à S+ 1 л

-i S х k e

w (s)

V à S+1

2 где k„,,k и а,, а — соответственно статические и динамические параметры двух приводов.

При движении цилиндров 4, 5 осуществляется непрерывный контроль скорости перемещения рабочего органа 7 путем измерения датчиками 12, 13 скоростей х,, х . Поскольку одновременно формируется задающий сигнал, соответствующий заданной скорости, в виде опорного сигнала V „, на входах компараторов 22, .23 осуществляется сравнение опорного сигнала Uo с сигналами ф„x pj х, где / „(3 коэффи циенты пропорциональности. При достижении равенства указанных сигналов на входах одного из компараторов 22 или

23 -1а его выходе формируется импульс

9523

40

55 з 139 напряжения — сигнал V или V,, подаваемый на управляющий вход соответствующего переключателя !4 или 15, который отключает сигнал V или U от входа гидроусилителя 2 или 3. В результате полости 8, 9 или 10, 11 отключаются от источника 26 рабочей среды и резервуара 27.

Передаточные функции (1) и (2) записаны для идеальных математических моделей преобразовательной и силовой части привода. В реальных приводах вследствие внутренних шумов и внешних помех, постоянного дрейфа статических и динамических параметров относительно средних значений, явлений гистереэиса мгновенные значения параметров ддлжны рассматриваться в виде аддитивной смеси постоянной составляющей и помехи. Следовательно, параметры передаточных функций (1) и (2) можно представить суммой их математических ожиданий m(t) и центрированных слуи чайных функций m(t) в виде следующих соотношений:

m ;(t);

,. () = mn;(t) + тл, (t); (3) а1(t) = m ;(t) + m ;(t), где Й() — аддитивный шум 1 го параметра.

Если составляющие шумов и помех по своему частотному диапазону перекрывают друг друга, то при подаче на вход устройства сигналов V и Ч управления в соответствии с уравнениями (1)-(3) возникают переходные процессы в виде изменения координат х, и х векторов скоростей в соответст l вии с уравнениями: (A о + А е )V,(t) (4) х = (Ао + А е )Ч (), (5) где S — корень уравнения а, S + 1 = О;

S — корень уравнения a S + 1 = О.

Вследствие флуктуаций параметров характеристических уравнений переходные процессы изменения скоростей про-. исходят неоднозначно, т.е. случайным образом.

Вследствие изменения скоростей х и х возникают перемещения х, и х < цилиндров 4, 5, которые преобразовываются в пропорциональные сигналы напряжения.

Далее, напряжения, пропорциональ. ные сигналам х„ и х, сравниваются с опорным напряжением Ч,„ для формиро вания сигналов запрета V, и V>> в соответствии с соотношениями:

U>< ° V» ъ х»

V> = V до — p, x,ó (7) где р и p — коэффициенты прспорциональности.

Результатом сравнения сигналов по уравнениям (6) и (7) является формирование релейного сигнала запрета в соответствии с уравнением

Ч при pg x q 7 Чол °

V (xx, х ) = sign (8)

V> при рх Ч„

Уравнения (6) и (7) описывают состязательный режим двух прчводов в конфликтной ситуации, а уравнение (8) — условия разрешения конфликтной ситуации. Так, например, если состязательный режим разрешился в пользу цилиндра 5 вследствие его преимуществ по быстродействию, то выполняется второе условие уравнения (8), т.е. цилиндр 4 остановлен. Таким образом, на серию входных импульсов управления процессы изменения скоростей х„ и x имеют на диаграмме следующие участки: совместный режим (когда сигнал управления подается на оба привода, происходят процесс нарастания скороетей и процессы сравнения опорного сигнала с сигналами, пропорциональными сКо ростям); автономный режим, соответствующий остановке одного из приводов и движению другого в соответствии с сигналом управления и действующей нагрузкой. При этом к нагрузке, осуществляемой рабочим органом 7, в любой момент времени приложено совместное усилие двух цилиндров 4, 5 в результате сложения их скоростей на участке состязательного режима:

x (t) = х, (t) + х1(t) при t t„, (9) х, (t) = х, (t) или x<(t) при t ) t „, (10) где .t „— момент времени, соответствующий отключению одного иэ приводов.

Таким образом, на серию входных сигналов управления к нагрузке подключается то один, то другой привод, причем случайным образом. В динамических режимах к нагрузке подключены оба привода,. а в статических режимах — один. Величина опорного сигнала выбирается таким образом, что,в момент t цилиндр 4 или 5 останавливаЪ ется и продолжается нарастание скорости другого цилиндра 5 или 4.

В момент t < срабатывает датчик положения, последний контактом 19 или

16 отключает управляющий вход гидро5 139 усилителя 3 или 2 от блока 1, и цилиндр 5 или 4 останавливается, при этом замыкаются контакты 20, 21 или

17, 18 для движения в обратном направлении, которое происходит при подаче сигнала с. шины 29 блока 1 в интервале времени от t< до t.g, после чего могут осуществляться повторные двойные ходы от Йэ до < 1 и т.д.

В случае, если на участке устайовившегося движения одного иэ цилиндров 4 или 5 произойдет, например, увеличение нагрузки на рабочем органе 7 и его движение замедлится, то произойдет уменьшение сигнала я,M или р х, и в момент, когда он ста" нет меньше опорного сигнала, произойдет подключение другого цилиндра 5 или 4.

Формула изобретения

1. Способ управления скоростью ра"бочего органа, включающий формирование задающего сигнала для создания перепадов давления в полостях двух кинематически связанных между собой приводов путем подключения их к источнику рабочей среды и сливу, непрерывный контроль скорости перемещения рабочего органа и отключение одного из приводов от источника рабочей сре"ды по достижении заданной скорости, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона управления и повьппения быстродействия и надежности, контроль скорости осуществляется путем измерения скоростей каждого из приводов, а задающий сигнал

9523 6 формируется в виде опорного сигнала, который сравнивается с сигналами скорости каждого из приводов, и по дос5 тижении равенства опорного сигнала с сигналом скорости одного из приводов осуществляется останов другого привода.

2. Устройство для управления скоростью рабочего органа, содержащее блок управления, два привода с двумя гидроусилителями и двумя исполнительными цилиндрами, кинематически связанными с рабочим органом и подключенными полостями к гидроусилителям, а также систему контроля скорости рабочего органа, связанную с блоком управления и управляющими входами гидроусилителей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона управления и повышения надежности, оно снабжено задатчиком опорного сигнала и суммирующим механизмом для соединения цилиндров с рабочим органом, 2В а система контроля выполнена в виде двух датчиков скорости цилиндров, двух переключателей, двух компараторов и двух датчиков положения, имеющих по три контакта, при этом сигдб нальные входы переключателей соединены с блоками управления, управляющие входы — с выходами компараторов, а выходы через контакты датчиков положения — с управляющими входами гидроусилителей, к каждому из которых подключены два контакта одного и один контакт другого датчиков положения, а входы каждого компаратора соединены с задатчиком опорного сигнала и с одним из датчиков скорости.

139952

Составитель С. Рождественский

Редактор Н.Слободяник Техред М.Дидык Корректор В Б утяга

Заказ 2657/38 Тираж 652 Под пис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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