CS220088B1

CS220088B1 - Compensation circuitry

Info

Publication number: CS220088B1
Application number: CS632081A
Authority: CS
Inventors: Jiri Merinsky; Alexej Jakovenko
Original assignee: Jiri Merinsky; Alexej Jakovenko
Priority date: 1981-08-24
Filing date: 1981-08-24
Publication date: 1983-03-25

Abstract

Vynález se týká zapojení kompenzačního obvodu pro polohové servomechanismy, u kterých není možné dosáhnout dostatečného zesílení v polohové smyčce a přes to je požadována vysoká statická přesnost nastavené polohy. Zapojení podle vynálezu využívá odměřovacího zařízení, které je součástí polohové smyčky ke zjištění nežádoucí statické odchylky od žádané polohy při zastavení servomechanismu k vytvoření kompenzačního signálu, který tuto odchylku zruší. Vynález se využije při číslicovém řízení vřeten obráběcích strojů.The invention relates to compensation compensation circuit for positional servomechanisms, u which cannot be sufficiently achieved gain in positional loop and despite this is required high static accuracy set position. The circuitry of the invention employs a metering device that is included positional loops to detect unwanted static deviations from the desired stop position servomechanism to create compensation signal that cancels this deviation. The invention is used in numerical control of spindles machine tools.

Description

Vynález se týká zapbjéní kompenzačního obvodu pro polohové servomechanismy, používané zejména při číslicovém řízení obráběcích strojů v polohové i rýchlostní vazbě.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the use of compensating circuits for position servomechanisms used in particular for numerical control of machine tools in both position and speed coupling.

U polohových servomechanismů větších výkonů není obvykle možné při stabilizaci servosmyčky dosáhnout velkého zesílení. To má za následek malou přesnost polohového servomechanismů. V některých aplikacích, například při polohování vřetena obráběcích strojů, je však nutné dlouhodobě zajistit vysokou statickou přesnost nastavené polohy.It is not usually possible to achieve a large amplification when the servo loop is stabilized in the case of higher power servo mechanisms. This results in poor accuracy of positional servomechanisms. However, in some applications, such as the positioning of machine tool spindles, it is necessary to ensure high static accuracy of the set position over the long term.

Známé způsoby, které řeší tuto problematiku využívají různě zapojené přídavné polohové smyčky s integrálním přenosem. Tato řešení vedou na složitá obvodová schémata zapojení, většinou s vlastním číslicově analogovým převodníkem, což je cenově nevýhodné.Known methods that solve this problem utilize variously connected additional position loops with integral transmission. These solutions lead to complex circuit diagrams, mostly with their own digital-to-analog converter, which is cost-effective.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení kompenzačního obvodu podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že první číslicový vstup zapojení je spojen přes první tvarovač s anodou první diody, jejíž katoda je spojena s jedním vývodem prvního zatěžovacího odporu a s jedním vývodem prvního vstupního odporu. Druhý vývod prvního vstupního odporu je spojen s invertujícím vstupem operačního zesilovače, s jedním pólem prvního kondenzátoru a s jedním vstupem prvního spínače.These drawbacks are overcome by the connection of the compensation circuit according to the invention. Its principle is that the first digital input of the circuit is connected via the first former to the anode of the first diode, the cathode of which is connected to one terminal of the first load resistor and one terminal of the first input resistor. The second terminal of the first input resistor is coupled to the inverting input of the operational amplifier, one pole of the first capacitor, and one input of the first switch.

Druhý vstup prvního spínače je spojen s druhým pólem prvního kondenzátoru, s výstupem operačního zesilovače a s jedním vývodem děliče výstupního signálu, jehož běžec je spojen s výstupem zapojení. Druhý číslicový vstup zapojení je spojen přes druhý tvarovač s anodou druhé diody, jejíž katoda je spojena s jedním vývodem druhého zatěžovacího odporu a s jedním vývodem druhého vstupního odporu. Druhý vývod druhého vstupního odporu je spojen s jedním pólem druhého kondenzátoru, s neinvertujícím vstupem operačního zesilovače a s jedním vstupem druhého spínače, jehož ovládací vstup je spojen s ovládacím vstupem zapojení. Se svorkou nulového potenciálu je spojen druhý vývod prvního zatěžovacího odporu, druhý pól druhého kondenzátoru, druhý vstup druhého spínače a druhý vývod děliče výstupního napětí.The second input of the first switch is connected to the second pole of the first capacitor, to the output of the operational amplifier, and to one terminal of the output signal divider whose slider is connected to the output of the wiring. The second digital input of the wiring is connected via a second former to the anode of the second diode, the cathode of which is connected to one terminal of the second load resistor and one terminal of the second input resistor. The second terminal of the second input resistor is coupled to one pole of the second capacitor, the non-inverting input of the operational amplifier, and one input of the second switch whose control input is coupled to the control input of the wiring. The second terminal of the first load resistor, the second pole of the second capacitor, the second input of the second switch, and the second terminal of the output voltage divider are connected to the neutral potential terminal.

Výhodou zapojení podle vynálezu je jednoduché obvodové řešení, které plně využívá vlastností číslicově analogového převodníku použitého v polohové smyčce servomechanismu. Uspořádání prvků kompenzačního obvodu umožňuje, že i ta nejmenší odchylka od žádané polohy, kterou je schopno rozlišit odměřovací zařízení, je využita k vytvoření plného kompenzačního signálu. Protože všechny vstupní i výstupní signály včetně dynamických parametrů kompenzačního obvodu jsou nastavitelné, nečiní vhodné seřízení zesílení a stability polohové servosmyčky potíže. Obvod je složen z levných a běžně dostupných součástek.The advantage of the circuit according to the invention is a simple circuit solution which fully utilizes the features of the digital-analog converter used in the position loop of the servomechanism. The arrangement of the compensation circuit elements allows even the slightest deviation from the desired position that the metering device can distinguish is used to produce a full compensation signal. Since all input and output signals, including the compensation circuit dynamic parameters, are adjustable, proper adjustment of the gain and stability of the servo loop does not cause problems. The circuit is composed of cheap and commonly available components.

Příklad uspořádání podle vynálezu je schematicky znázorněn na výkresu.An example of an arrangement according to the invention is shown schematically in the drawing.

Oba tvarovače 1 a 51 jsou stejné monostabilní klopné obvody s nastavitelnou dobou trvání vytvarovaného impulsu. Operační zesilovač 4 je tvořen diferenciálně zapojeným operačním zesilovačem s integrálním přenosem. Oba spínače 9, 10 jsou stejné polovodičové. spínače.The two formers 1 and 51 are the same monostable flip-flops with adjustable pulse duration. The operational amplifier 4 is a differential-connected operational amplifier with integral transmission. Both switches 9, 10 are the same semiconductor. switches.

Zapojení kompenzačního obvodu je provedeno takto. První číslicový vstup 21 zapojení je spojen přes první tvarovač 1 s anodou první diody 2. Katoda první diody 2 je spojena s jedním vývodem prvního zátěžovacího odporu 3 a s jedním vývodem prvního vstupního odporu 5. Druhý vývod prvního vstupního odporu S je spojen s invertujícím vstupem 41 operačního zesilovače 4, s jedním pólem prvního kondezátoru 7 a s prvním vstupem 91 prvního spínače 9.The compensation circuit is connected as follows. The first digital input 21 is connected via the first former 1 to the anode of the first diode 2. The cathode of the first diode 2 is connected to one terminal of the first load resistor 3 and one terminal of the first input resistor 5. The second terminal of the first input resistor S is connected to the inverting input 41 of the operational amplifier 4, with one pole of the first capacitor 7 and with the first input 91 of the first switch 9.

Druhý vstup 92 prvního spínače 9 je spojen s druhým pólem prvního kondenzátoru 7, s výstupem 43 operačního zesilovače 4 a s jedním vývodem děliče 11 výstupního signálu, jehož běžec je spojen s výstupem 40 zapojení. Druhý číslicový vstup 22 zapojení je spojen přes druhý tvarovač 51 s anodou druhé diody 52. Katoda druhé diody 52 je spojena s jedriím vývodem druhého zatěžovacího odporu 53 a s jedním vývodem druhého vstupního odporu 6, jehož druhý vývod je spojen s jedním pólem druhého kondenzátorů 8, s neinvertujícím vstupem 42 operačního zesilovače 4, a s prvním vstupem 101 druhého spínače 10.The second input 92 of the first switch 9 is coupled to the second pole of the first capacitor 7, the output 43 of the operational amplifier 4, and one terminal of the output signal splitter 11 whose slider is connected to the output 40 of the wiring. The second digital input 22 is connected via the second former 51 to the anode of the second diode 52. The cathode of the second diode 52 is connected to a single terminal of the second load resistor 53 and to one terminal of the second input resistor 6. with a non-inverting input 42 of the operational amplifier 4, and a first input 101 of the second switch 10.

Ovládací vstup 103 druhého spínače 10 je spojen s ovládacím vstupem 93 prvního spínače 9 a s ovládacím vstupem 23 zapojení. Se svorkou nulového potenciálu je spojen druhý vývod prvního zatěžovacího odporu 3, druhý pól druhého kondenzátoru 8, druhý vstup 102 druhého spínače 10 a druhý vývod děliče 11 výstupního napětí.The control input 103 of the second switch 10 is coupled to the control input 93 of the first switch 9 and the control input 23 of the wiring. The second terminal of the first load resistor 3, the second pole of the second capacitor 8, the second input 102 of the second switch 10, and the second terminal of the output voltage divider 11 are connected to the neutral potential terminal.

Zapojení pracuje tak, že z číslicové části číslicově analogového převodníku, který není součástí vynálezu a není na výkresu znázorněn, se přivede číslicový signál polohové odchylky. Nositelem informace o velikosti polohové odchylky je četnost impulsů konstantní velikosti v daném časovém úseku. Informace o polaritě rozhodne, zda se informace o velikosti polohové odchylky přivede na první číslicový vstup 21 zapojení a bude se zpracovávat v záporné větví, nebo zda se přivede na druhý číslicový vstup 22 zapojení a bude se zpracovávat v kladné větvi. V dalším se popisuje činnost záporné větve. Z prvního číslicového vstupu 21 zapojení se signál přivádí do prvního tvarovače 1, kde se signál tvaruje na velikost úměrnou zesílení, které se podařilo nastavit v polohové smyčce servomechanismů.The circuit works by providing a digital position deviation signal from a digital portion of a digital-to-analog converter that is not part of the invention and not shown in the drawing. The bearer of the positional magnitude information is the frequency of constant magnitude pulses over a given period of time. The polarity information determines whether the position offset information is applied to the first digital input 21 and is processed in the negative branch, or whether it is applied to the second digital input 22 and is processed in the positive branch. The following describes the operation of the negative branch. From the first digital input 21 of the wiring, the signal is fed to the first former 1, where the signal is shaped to a magnitude proportional to the gain that has been set in the position loop of the servomechanisms.

Upravený signál se odebírá z výstupu prvního tvarovače 1 a přivádí se na anodu první diody 2 a z katody první diody 2 na první zatěžovací odpor 3. Kladná větev, kte220 rá začíná druhým číslicovým vstupem 22 zapojení, pracuje shodně. Signál ze záporné větve se převádí přes první vstupní odpor 5 na invertující vstup 41 operačního zesilovače 4.The modified signal is taken from the output of the first former 1 and applied to the anode of the first diode 2 and from the cathode of the first diode 2 to the first load resistor 3. The positive branch starting at the second digital input 22 of the circuit works identically. The signal from the negative branch is converted via the first input resistor 5 to the inverting input 41 of the operational amplifier 4.

Signál z kladné větve se převádí přes druhý vstupní odpor 8 na neinvertující vstup 42 operačního zesilovače 4. Přenos operačního zesilovače 4 určuje hodnota prvního vstupního odporu 5, druhého vstupního odporu 6, prvního kondenzátorů 7 a druhého kondenzátorů 8. Na výstupu 43 operačního zesilovače 4 je analogové kompenzační napětí, jehož velikost je možno nastavit na děliči 11 výstupního signálu na potřebnou úroveň a odebírat z výstupu 40 zapojení.The signal from the positive branch is converted via the second input resistor 8 to the non-inverting input 42 of the operational amplifier 4. The transmission of the operational amplifier 4 determines the value of the first input resistor 5, second input resistor 6, first capacitors 7 and second capacitors 8. the analog compensation voltage, the magnitude of which can be adjusted to the required level at the output signal splitter 11 and taken from the output 40 of the wiring.

88

Na ovládací vstup 23 zapojení se přivádí číslicový signál takové úrovně, aby první spínač 9 a druhý spínač 10 při pohybu servomechanismu byly sepnuty. Tím se vyřazuje integrální složka přenosu operačního zesilovače 4 a blokuje funkce kompenzačního obvodu. Kompenzační signál odebíraný z výstupu 40 zapojení se přičítá ve vhodné polaritě k řídicímu signálu polohového servomechanismu a zvyšuje zesílení v polohové smyčce v okolí nulových otáček.A wiring control input 23 is provided with a level signal such that the first switch 9 and the second switch 10 are closed when the servo mechanism is moved. This disables the integral component of the transmission of the operational amplifier 4 and blocks the compensation circuit functions. The compensation signal taken from the wiring output 40 is added in the appropriate polarity to the position servo control signal and increases the position loop gain around zero speed.

Vynálezu se využije u polohových servomechanismů při číslicovém řízení obráběcích strojů.The invention is used in positional servomechanisms for numerical control of machine tools.

Claims

Compensation circuit connection, characterized in that the first digital input connection (21) is connected via a first former (1) to the anode of the first diode (2), the cathode of which is connected to one terminal of the first load resistor (3) and one terminal of the first input a resistor (5) having a second terminal connected to an inverting input (41) of an operational amplifier (4J), one pole of the first capacitors (7) and a first input (91) of a first switch (9) whose second input (92) is connected to the second pole of the first capacitors (7), the output (43) of the operational amplifier (4), and one terminal of the output signal divider (11), the runner of which is connected to the output (40) of the wiring; a second former (51) and an anode of a second diode (52), the cathode of which is connected to one terminal of the second load resistor (53) and one terminal of the second input resistor (6), the other terminal of which is connected to one pole of the second capacitor (8), with the non-inverting input (42) of the operational amplifier (4), and with the first input (101) of the second switch (10), the control input (103 ') of which is connected to the control input (93) of the first switch 9), and a wiring control input (23), the second potential terminal of the first load resistor (3), the second pole of the second capacitors (8), the second input (102) of the second switch (10), and the second terminal of the divider ( 11) output voltage.