Система программного управления электроприводом

 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в станках с числовым программным управлением и промышленными роботами. Целью изобретения является повышение надежности системы и конструктивное ее упрощение. Поставленная цель достигается за счет особенности выполнения блока скоростной обратной связи на базе элементов вычислительной техники. Система состоит из электропривода, вал которого связан с исполнительным органом и импульсным датчиком главной обратной связи, выходы которого соединены с входами формирователя импульсов, а через него - с входами блока коммутации, подключенного к выходам генератора тактовых импульсов и программного задатчика. Выход блока синхронизации через последовательно соединенные реверсивный счетчик, преобразователь код-напряжение, регуляторы положения и скорости, соединен с входом усилителя мощности, выход которого подключен к входу электропривода. Выход генератора тактовых импульсов через делитель частоты и блок задержки связан с входом "Сброс" суммирующего счетчика, информационный вход которого подключен через блок ИЛИ к выходам формирователя импульсов. Выход суммирующего счетчика соединен с информационным входом дополнительного преобразователя код-напряжение, вход записи которого подключен к выходу делителя частоты, а выход соединен первым информационным входом ключа. Второй информационный вход ключа подключен к выходу преобразователя код-напряжение через инвертор, а выход - к второму входу регулятора скорости. Управляющий вход ключа соединен с выходом триггера знака, раздельные входы которого соединены с выходами формирователя импульсов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 4 G

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4261493/24-24 (22) 15.06.87 (46) 23.05.89. Бюл. М l 9 (71) Смоленский филиал Московского. энергетического института (72) А.М.Ковалев, В.В.Круглов, П.А.Прохоренков и А.Т.Прохоренкова (53) 62-50(088.8) (56) Смирнов В,И., Петров Ю.А., Разинцев В.И. Основы проектирования и расчета следящих систем. М.: Машиностроение, 1983, с. 26.

Башарин А.В., Новиков В.А. и Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. Л.: Энергоиздат, 1982, с.255259. (54) СИСТЕМА ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ (57) Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в станках с числовым программным управлением и промьииленными роботами.

Целью изобретения является повышение надежности системы и конструктивное ее упрощение. Поставленная цель достигается за счет особенности выполнения блока скоростной обратной связи на базе элементов вычислительной техники. Система состоит из электропривода, вал которого связан с исполнительным органом и импульсным датчиком главной обратной связи, выходы

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано которого соединены с входами формирователя импульсов, а через него — с. входами блока коммутации, подключенного к выходам генератора тактовых импульсов и программного задатчика.

Выход блока синхронизации через последовательно соединенные реверсивный счетчик, преобразователь код— напряжение, регуляторы положения и скорости соединены с входом усилителя мощности, выход кото ого подключен к входу электропривода. Выход генератора тактовых импульсов через делитель частоты и блок задержки связан с входом "Сброс" суммирующего счетчика, информационный вход которого подключен через блок ИЛИ к выходам формирователя импульсов. Выход суммирующего счетчика соединен с информационным входом дополнительного преобразователя код — напряжение, вход записи которого подключен к выходу делителя частоты, а выход соединен с первым информационным входом ключа. Второй информационный вход ключа подключен к выходу преобразователя код — напряжение через инвертор, а выход — к второму входу регулятора скорости. Управляющий вход ключа соединен с выходом триггера знака, раздельные входы которого соединены с выходами формирователя импульсов.

1 ил. в станках с числовым программным управленйем и промьппленными роботами.

1481708

Цель изобретения — повышение надежности системы и конструктивного ее упрощения.

На чертеже показана функциональ5 ная схема системы.

Система содержит электропривод 1, исполнительный орган 2, датчик 3 главной обратной связи, формирователь 4 импульсов, блок 5 коммутации, генератор 6 тактовых имйульсов, реверсивный счетчик 7, преобразователь 8 код — напряжение, регулятор

9 положения, регулятор 10-скорости, усилитель 11 мощности, элемент ИЛИ: 15

12, суммирующий счетчик 13,преобразователь 14 код — напряжение, инвертор 15, ключ 16, триггер 17 знака, делитель 18 частоты, блок 19 задержки, блок 20 скоростной обратной свя- 20 зи и программный задатчик 21.

Система работает следующим образом.

Регулируемой величиной в данной системе является угол поворота вала 25 исполнительного органа 2. В ней осуществляется замкнутый принцип регулирования, В связи с этим имеется главная отрицательная обратная связь па положению исполнительного органа 2, ЗО реализованная с помощью датчика 3 главной обратной связи, формирователя 4 импульсов и блока 5 коммутации.

Регулируемая величина изменяется по закону, заданному программой обработ- 35 ки изделия на станке, сформированной в программном задатчике 21. Сигнал задания в зависимости от направления обработки подается на один из входов блока 5 коммутации, пройдя который, 40 он поступает либо на суммирующий, либо на вычитающий вход реверсивного счетчика 7. Этот сигнал представляет собой унитарный код, т.е. последовательнОсть импульсову числО KoT0pbIK 45 пропорционально заданному программой перемещению, а частота следования пропорциональна требуемой скорости углового перемещения исполнительного органа 2, По цепи главной обратной связи по положению на вход реверсивного счетчика 7 через блок 5 коммутации поступает такая же последовательность импульсов, уменьшающая содержание реверсивного счетчика 7 на число импульсов, пропорциональное отработанному перемещению. Разностный код, фиксируемый реверсивным счетчиком 7, преобразуется в постоянное напряжейие в преобразователе 8 код — напряжение и подается на вход регулятора

9 положения.

Для обеспечения требуемых динамических характеристик системы (т.е. быстродействия, перерегулирования, запаса устойчивости по фазе и амплитуде) в ее состав вводятся корректирующие элементы и связи. В данной системе такими корректирующими элементами являются регулятор 9 положения, регулятор 10 скорости и блок

20 скоростной обратной связи, содержащий элемент ИЛИ 12, суммирующий счетчик 13, преобразователь 14 код— напряжение, инвертор 15, ключ 16 триггер 17 знака, делитель 18 частоты и блок 19 задержки. Регулятор 9 положения и регулятор !О скорости реализуются на основе серийно выпускаемых электрических регулирующих блоков, реализующих различные законы регулирования (пропорциональный П, интегральный И, дифференциальный Д, комбинированный ПИД). Чаще всего регулятор 9 положения реализует ПРД-закон регулирования, а регулятор 10 скорости — П-закон регулирования. В общем случае регуляторы 9 и 10 положения и скорости имеют несколько входов. В данной системе регулятор 10 скорости осуществляет суммирование двух сигналов: сигнала, характеризующего рассогласование в системе, и сигнала местной обратной связи, пропорционального скорости изменения выходной координаты системы, т.е. в системе реализуется положительная скоростная обратная связь.

На выходе датчщса 3 главной обратной связи формируются две последовательности импульсов, сдвинутые по фазе на четверть периода. Формирователь 4 импульсов представляет собой логический блок, который на основе анализа очередности поступления импульсов на его два входа определяет направление перемещения исполнительного органа 2 ив зависимости от направления формируют импульсные сигналы на на своем соответствующем выходе.

Для того, чтобы исключить воэможность неправильной работы реверсивного счетчика 7 в результате одновременного поступления импульсов на оба его входа, предусмотрен блок 5 коммутации. Он обеспечивает наличие обязательного временного интервала между

5 14817 импульсами, поступающими на входы сложения и вычитания реверсивного счетчика. Этот интервал составляет не менее половины периода тактовых

5 импульсов, поступающих на тактовый вход блока 5 кбммутации с выхода генератора 6 тактовых импульсов. На входы блока 5 коммутации одновременно подаются три последовательности импульсов: на первый или второй информационные входы поступают программные импульсы задания, на третий или четвертый информационный входы поступают импульсы отработки и на тактовый 15 вход подаются тактовые импульсы.

Реверсивный счетчик 7 представляет собой счетчик с двумя раздельными информационными входами. При подаче импульсов на один из входов происходит их суммирование, а при подаче на второй происходит вычитание.

Суммирующий счетчик 13 имеет один информационный суммирующий вход, соединенный с выходом элемента ИЛИ 12. 25

Вход "Сброс" суммирующего счетчика

13 — это управляющий вход, который соединен с выходом блока 19 задержки.,Формула изобретения

Система программного управления электроприводом, содержащая блок коммутации, соединенный первым и вторым информационными входами с первым и с вторым выходами программного задатчика, третьим и четвертым информационным входами †. с первым и вторым выходами формирователя импульсов, а тактовым входом — с выходом генератора тактовых импульсов, и первым и вторым выходами — с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, подключенного выходом через преобразователь код — напряжение к входу регулятора положения, соединенно1 го выходом с первым входом регулятора скорости, подключенного вторым входом к выходу бЛока скоростной обратной

Преобразователь 14 код — напряже- ЗО ние в отличие от преобразователя 8 код — напряжение содержит встроенный регистр памяти. Информация записыва-, ется в него из суммирующего счетчика 13 в момент подачи выходного сигнала делителя 18 частоты на вход "За.пись" преобразователя 14 код — напряжение.

В статическом режиме импульсы на выходах формирователя 4 импульсов от- 40 сутствуют, суммирующий счетчик 13, сбрасываемый периодически выходными сигналами делителя 18 частоты, пребывает в нулевом состоянии. На выходе преобразователя 14 код - напряжение 4g имеет место нулевой сигнал. В динамическом режиме в зависимости от направления движения исполнительного органа 2 появляются импульсы на одном из выходов формирователя 4 импуль- ВО сов. Их количество за интервал, определяемый периодом следования импуль:сов с выхода делителя 18 частоты, оказывается пропорциональным.текуще,му значению производной углового перемещения исполнительного органа 2, Пропорциональным той же величине оказывается выходной сигнал преобразователя 14 код — напряжение, в который вводится код суммирующего счетчика

13 перед его сбросом. Момент сброса суммирующего счетчика 13 и момент перезаписи преобразователя 14 код — напряжение разделяются интервалом времени и блоком 19 задержки.

В зависимости от направления движения исполнительного органа 2 импульсы присутствуют только на одном выходе формирователя 4 импульсов, поэтому в конце каждого такта, определяемого делителем 18 частоты, состояние триггера 17 знака, управляемого

1 по разным входам, несет в себе информацию о знаке производной. Триггер 17 знака определяет состояние ключа 16 и поэтому сигнал на выходе последнего определяется величиной и знаком производной. Этот сигнал и подается на второй вход регулятора 10 скорости.

Из описания принципа действия предложенного блока 20 скоростной обратной связи, т.е. тахопреобразователя, следует, что он практически беэынерционен. Сигнал на его выходе появляется через период следования импульсов делителя 18 частоты, который может быть сделан достаточно малым.

Он не требует специальных механических сопряжений его с выходным валом электропривода 1, что приводит к конструктивному упрощению данной системы. Надежность его намного вьппе широко используемых электромеханических устройств типа тахогенератора постоянного тока, что приводит к повьппению надежности системы.

) 481708

Составитель Г.Нефедова

Редактор А.Козориз Техред.Л. Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2687/47 Тираж 789 Подписное

ВНИКЛИ Государственного койитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно.-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,!03 связи, а выходом через усилитель мощности — к входу электропривода, на выходном валу которого установлены исполнительный орган и датчик главной обратной связи, соединенный первым и вторым выходами соответственно с первым и вторым входами формирователя импульсов, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения надежности системы и конструктивного ее упрощения, в ней выход генератора тактовых импульсов и первый и второй выходы формирователя импульсов.соединены соответственно с тактовым и с первым и вторым информационными входами блока скоростной обратной связи, который содержит делитель частоты, блок задержки, триггер знака и последовательно соединенные элемент ИЛИ, суммирующий счетчик, преобразователь код — напряжение, инвертор и ключ, 5 выход которого является выходом блока, второй информационный вход соединен с выходом преобразователя код— напряжение, а управляющий вход — с выходом триггера знака, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым входами элемента ИЛИ, которые являются первым и вторым информа" ционными входами блока, выход блока задержки соединен с входом. сброса суммирующего счетчика, а вход — с входом записи преобразователя код — напряжение и с выходом делителя частоты, вход которого является тактовым входом блока.