CS235263B1 - Zapojení číslicového polohového servopohonu - Google Patents

Abstract

Zapojení číslicového polohového servopohonu. sestává jednak ze zapojení polohové vazby a jednak ze zapojení podřízené rychlostní smyčky. Polohová číslicová vazba má vstup povelových impulsů a vstup impulsů z inkrementálního odměřovacího systému, číslicový vstup pro přídavný povel rychloposuvu (feedforward) a impulsní výstup diferenčního členu s rozlišením směru pohybu. Konstanta polohové vazby se nastavuje děličkou s proměnným dělicím poměrem a změnou hodinové frekvence. Výstup z polohové vazby je veden na blok obvodů číslicové rychlostní smyčky s proporcionálně integračním charakterem. Proporcionální složka se získává načítáváním rozdílu impulsů z polohové vazby a z odměřovacího systému ve zvoleném časovém intervalu a její velikost se nastavuje děličkami s proměnným dělicím poměrem. Je zde také číslicový vstup pro zavedení složky eliminující například pasivní odpory mechanického systému. Podobně se získává i integrační složka signálu, a to průběžným čítáním rozdílu impulsu z polohové vazby a odměřování přes děličky s dělicím poměrem závislým na velikosti proporcionální složky. Součtem obou složek se získá akční veličina ve formě čísla, která se zpracovává v převodníku a výkonové části na šířkově modulované impulsy pro napájení stejnosměrných regulačních motorů.

Description

Vynález se týká zapojení číslicového polohového servopohonu pro souvislé řízení posuvů s laserovým odměřovacím systémem.

Současné stejnosměrné servopohony s tyristorovým měničem určené pro pohony posuvů obráběcích, tvářecích, případně jiných pracovních strojů s číslicovými řídicími systémy nejsou vhodné, použije-li se laserointerferometr jako odměřovací systém stroje. Nízké napájecí kmitočty řízeného tyristorového měniče způsobují v klidovém stavu chvění posuvu, vyvolané okruhovými proudy. Chvění posuvů způsobené nízkým síťovým kmitočtem je již větší než rozlišovací schopnost laseru. Další nevýhodou je, že v aplikacích regulací stejnosměrných pohonů dosud převažuje analogová technika. Nadřazené číslicové řídící systémy mají výstup pro ovládání pohybu souřadnic stroje v číslicové formě, číslicový signál se převádí na analogový, který pak přímo ovládá tyristorový usměrňovač, v jehož okruhu je zapojen stejnosměrný motor. Vlivem změn teploty, změny parametrů stárnutím apod. je obtížné dosáhnout; větší přesnost než 1% vztaženo na maximální hodnotu regulované veličiny. Další nevýhodou analogových systémů je poměrně ohtíždé nastavování parametrů rychlostní i polohové vazby a obtížné zavádění závislosti konstant servopohonu na některém vnitřním nebo vnějším paramétru.

V aplikacích sérvópohonu s laserovým odměřováním je nezbytné použít poměrně vysoké napájecí kmitočty šířkově modulovaných impulsů tranzistorových regulátorů, aby se snížilo chvění pohyblivých hmot servopohonu pod hodnotu rozlišovací schopnosti laserového odměřování'. Z hygienického hlediska je účelné používat kmitočet šířkově modulovaných impulsů pro napájení motoru nad akustickým pásmem nebo u motorků menších výkonů používat pro

235 263

- 2 napájení motorku zdroj proudu, jenž je číslicově řízen regulátorem servopohonu. Z toho vyplývá, že výpočet akční veličiny by měl být velmi rychlý, minimálně každých 50>us. Požadavek velmi rychlého výpočtu akční veličiny lze potom velmi obtížně zvládnout při nasazení mikroprocesorů v servopohonech.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení číslicového polohového servopohonu pro souvislé řízení posuvů s laserovým odměřovacím systémem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že blok obvodů polohové vazby číslicového servopohonu má pro řízení servopohonu vstup povelových impulsů, vstup signálu rozlišení směru pohybu, číslicový vstup pro přídavný povel rychloposuvufeedforward , vstup pro nulování obousměrného vratného čítače a vstupy signálů z odměřovacího systému. Impulsní vstup prvého kanálu odpovídající pohybu souřadnic v kladném smyslu je připojen na prvý impulsní výstup odměřovacího systému a impulsní vstup druhého kanálu odpovídající pohybu souřadnic, v záporném smyslu je připojen také na prvý impulsní výstup odměřovacího systému. Výstupy bloku obvodů polohové vazby tvoří impulsní výstup polohové vazby, dále výstup signálu rozlišení směru pohybu, dále číslicový výstup obvodů polohové vazby, dále číslicový výstup obvodů polohové vazby v absolutní hodmotě a výstup nulovacího impulsu polohové vazby. Tyto výstupy jsou připojeny ke bloku obvodů vstupních obvodů podřízené rychlostní smyčky tak, že impulsní výstup polohové vazby je připojen na vstup povelových impulsů, výstup signálu rozlišení směru pohybu je připojen na vstup rozlišení směru pohybu a výstup nulovacího impulsu je připojen na vstup nulovacího impulsu. K bloku vstupních obvodů rychlostní smyčky je ještě na prvý vstup odměřovacích impulsů připojen druhý impulsní výstup signálu odměřovacího systému pro impulsy odpovídající pohybu souřadnice v kladném smyslu a na druhý vstup odměřovacích impulsů je připojen druhý impulsní výstup signálu odměřovacího systému pro impulsy odpovídající pohybu souřadnic v záporném smyslu. Výstupy bloku vstupních obvodů rychlostní smyčky jsou připojeny jednak na blok obvodů pro výpočet proporcionální složky, přičemž číslicový výstup bloku obvodů pro výpočet integrační složky a číslicový výstup bloku

- ý 235 263 obvodů pro výpočet proporcionální složky jsou připojeny na vstupy sčítačky rychlostní smyčky, jejíž číslicový výstup je výstupní akční veličinou bloku obvodů rychlostní smyčky.

Další podstata vynálezu spočívá v tom, že blok obvodů polohové vazby má vstup povelových impulsů a vstup signálu rozlišení směru pohybu připojen na hradla převodu na dvoukanálový výstup povelových impulsů polohové vazby. Oba kanály povelových impulsů jsou dále připojeny na prvý elektronický přepínač polohové vazby, jenž má vstup pro přepínací frekvenci povelovéhe kanálu. Na vstupy druhého elektronického přepínače polohové vazby jenž má vstup pro přepínací frekvenci odměřovacího kanálu je připojen impulsní vstup prvého kanálu z odměřovacího systému a impulsní vstup druhého kanálu z odměřovacího systému. Dále jsou výstupy prvého a druhého elektronického přepínače polohové vazby připojeny na prvé součtové hradlo a druhé součtové hradlo a výstupy těchto hradel jsou připojeny na vstupy obousměrného vratného čítače polohové vazby. Jeho číslicový výstup je připojen na prvý vstup sčítačky polohové vazby, na jejíž druhý vstup je připojen číslicový vstup pro přídavný povel rychloposuvu·' feedforward . Číslicový výstup sčítačky polohové vazby je připojen jednak na Číslicový výstup polohové vazby a jednak na vstup obvodů pro převod na absolutní hodnotu, na jejichž vstup je připojen signál rozlišení směru pohybu ze sčítačky polohové vazby, vyvedeným také na výstup rozlišení směru pohybu. Číslicový výstup obvodů pro převod na absolutní hodnotu polohové vazby je připojen jednak na číslicový výstup polohové vazby v absolutní hodnotě a na obvod signálu nulové odchylky, jehož výstup je připojen na výstup nulovacího impulsu a jednak na vstup převodníku číslo frekvence. Jeho výstup je připojen na impulsní výstup polohové vazby. Vstup převodníku číslo frekvence je připojen na výstup děličky hodinové frekvence s poměrným dělicím poměrem, která _i má číslicový vstup nastavení dělicího poměru pro nastavení konstanty polohové vazby.

Další podstata vynálezu spočívá v tom, že blok vstupních obvodů rychlostní smyčky má vstup povelových impulsů a vstup

235 263 rozlišení směru pohybu připojen na hradla převodu na dvoukanálový výstup povelových impulsů rychlostní smyčky. Oba kanály povelových impulsů jsou dále připojeny na prvý elektronický přepínač rychlostní smyčky, jenž má vstup pro přepínací frekvenci povelového kanálu, ha vstup druhého elektronického přepínače rychlostní smyčky, jenž má vstup pro přepínací frekvenci odměřovacího kanálu, je připojen prvý vstup odměřovacích impulsů z odměřovacího systému a druhý vstup odměřovacích impulsů z odměřovacího systému Výstupy prvého elektronického přepínače rychlostní smyčky a výstupy druhého elektronického přepínače rychlostní smyčky jsou při pojeny na prvé součtové hradlo obvodů proporcionální složky a na druhé součtové hradlo obvodů proporcionální složky. Výstupy prvého elektronického přepínače rychlostní smyčky jsou ještě připojeny na vstup deličky vstupních obvodů prvého kanálu a na vstup deličky vstupních obvodů druhého kanálu, které mají číslicový vstup pro nastavení dělicího poměru. Výstupy deličky vstupních obvodů prvého kanálu a deličky vstupních obvodů druhého kanálu a výstupy druhého elektronického přepínače rychlostní smyčky jsou připojeny na prvé součtové hradlo vstupních obvodů a na druhé součtové hradlo vstupních obvodů.

Další podstata vynálezu spočívá v tom, že blok obvodů pro výpočet proporcionální složky tvoří obousměrný vratný čítač proporcionální složky. Na jeho impulsní vstupy jsou připojeny výstupy prvého součtového hradla proporcionální složky a druhého součtového hradla proporcionální složky a jeho číslicový vstup je připojen na číslicový vstup pro nastavení výchozího čísla, číslicový výstup obousměrného vratného čítače proporcionální složky je připojen na vstup paměťového obvodu. Jeho číslicový výstup je výstupní veličinou bloku obvodů pro výpočet proporcionální složky. 7stup signálů pro řízení nastavovacích a přepisovaeích impulsů je připojen na vstup generátoru nastavovacích a přepisovaeích impulsů, jenž má tři výstupy. /První výstup nastavovacích impulsů je připojen na nastavovací vstup obousměrného vratného čítače proporcionální složky. Druhý výstup přepisovaeích impulsů je připojen na vstup přepisovacích impulsů paměťového obvodu. Třetí výstup blokovacích impulsů je připojen jednak na blokovací vstup prvého elektronického přepínače rychlostní smyčky a jednak na blokovací

235 263

- 5 vstup druhého elektronického přepínače rychlostní smyčky.

Další podstata vynálezu spočívá v tom, že blok obvodů pro výpočet integrační složky má na vstupu děličky. Dělička s proměnným dělícím poměrem prvého kanálu je připojena na výstup prvého součtového hradla vstupních obvodů. Také druhá dělička s proměnným dělícím poměrem je připojena na výstup druhého součtového hradla vstupních obvodů, přičemž obě děličky mají číslicový vstup pro nastavení dělicího poměru připojen na výstup číslicového zadávání dělícího poměru. Jeho vstup je připojen na číslicový výstup bloku obvodů pro výpočet proporcionální složky. Výstup děličky s proměnným dělicím poměrem prvého kanálu a výstup děličky s proměnným dělicím poměrem druhého kanálu je připojen na vstupy obousměrného vratného čítače integrační složky. Ten má vstup pro nulování čítače připojen na vstup nulovacího impulsu, číslicový výstup obousměrného vratného čítače integrační složky je číslicovým výstupem bloku obvodů pro výpočet integrační složky.

Pokrok dosažený vynálezem je zejména v tom, že výpočet výstupní akční veličiny je velmi rychlý a všechny komponenty se počítají spojitě. Zatímco číslicové servopohony jsou ze své podstaty nespojité, má servopohon dle vynálezu vlastnosti regulátoru spojitého a v mnoha směrech analogové regulátory předčí. Přednost číslicového servopohonu spočívá ve vysoce přesných a reprodukovateIných vstupních a výstupních signá' lech jednotlivých částí servopohonu, což má zásadní význam pro přesnost regulace, číslicové řešení umožňuje nastavení libovol ně dlouhých integračních časů a umožňuje realizaci bezdriftových integrátorů s proměnnou dobou integrace. Jednoduše se nastavují konstanty regulátoru, lze snadno realizovat závislost konstant regulátoru na některém vnitřním nebo vnějším parametru, což umožňuje zvýšit přesnost a stabilitu regulace. Předností této koncepce jsou významné zvláště u polohových servomechanismů s velkým rozsahem a rychlými změnami provozních podmínek, číslicový servopohon podle vynálezu má velký regulační rozsah rychlostí a při velmi malých rychlostech se servopohon chová jako krokový motor, jehož krok odpovídá jednomu inkrementu odměřovacího systému, číslicovým servopohonem se

- 6 235 263 stejnosměrným motorem lze potom realizovat pohon s vlastnostmi krokového motoru s libovolným odměřovacím krokem, přičemž moment je dán maximálním momentem stejnosměrného motoru. Protože při velmi malých rychlostech je časová konstanta integrace ťelmi vysoká, je reakce servopohonů na jednotlivé povelové impulsy rychlá a servopohon se velmi rychle zastaví na požadované hodnotě. Další přínos vynálezu spočívá v tom, že servomotor nemusí být vybaven tachogenerátorem, takže motor servopohonů má menší rozměry i hmotnost.

Zapojení Číslicového polohového servopohonů pro souvislé řízení posuvů dle vynálezu je na připojeném výkrese.

Zapojení číslicového polohového servopohonů sestává ze . zapojení bloku obvodů polohové vazby 10 a ze zapojení bloku obvodů podřízené rychlostní smyčky 30. Zapojení bloku obvodů rychlostní smyčky 30 se skládá z bloku vstupních obvodů 40 z bloku obvodů pro výpočet integrační složky 60 a z bloku obvodů pro výpočet proporcionální složky 50« Výstupní akční veličina pro řízení motoru je na číslicovém výstupu rychlostní smyčky tzn. na výstupu sčítačky 38. číslicový výstup rychlostní smyčky se přivádí do výkonové části regulátoru k řízení motoru, který pevnou kinematickou vazbou ovládá posuv souřadnice stroje. Laserový odměřovací systém 70 má výstup pro polohovou vazbu s odměřovacím krokem 1 yum na prvém impulsním výstupu 71 θ výstup pro rychlostní smyčku s odměřovacím krokem 0,1 jum na druhém impulsním výstupu 72. Měřená vzdálenost laserovým odměřovacím sys· témem 70 se nachází mezi koutovým odrážečem 73 umístěným na pohyblivé části posuvu servopohonů a, dělící jednotkou laseru 7-4» která je umístěna na pevné části stroje.

Blok obvodů polohové vazby 10 číslicového servopohonů má pro řízení servopohonů vstup povelových impulsů 2, vstup signálu rozlišení směru pohybu číslicový vstup pro přídavný povel rychloposuvu- feedforward 22, vstup pro nulování obousměrného vratného čítače 1_ a vstupy signálů z odměřovacího systémů 7,0, 2i nichž impulsní vstup prvého kanálu 4 odpovídající pohybu souřadnic v kladném smyslu je připojen na prvý impulsní výstup 71 odměřovacího systému 70' ^a impulsní vstup druhého kanálu 2

235 263 odpovídající pohybu souřadnic v záporném smyslu je připojen také na prvý impulsní výstup 71 odměřovacího systému 70.

Výstupy bloku obvodů polohové vazby 10 tvoří impulsní výstup polohové vazby 25, dále výstup signálu rozlišení směru pohybu 24, dále číslicový výstup obvodů polohové vazby 25, dále číslicový výstup obvodů polohové vazby v absolutní hodnotě 27 a výstup nulovacího impulsu 26 obvodů polohové vazby. Tyto vý-r stupy jsou připojeny k bloku vstupních obvodů 40 jež jsou součástí bloku obvodů rychlostní smyčky 50 tak, že impulsní výstup polohové vazby 25 je připojen na vstup povelových impulsů výstup signálu rozlišení směru pohybu 24 je připojen na vstup rozlišení směru pohybu 5ϊ> θ výstup nulovacího impulsu 26 je připojen na vstup nulovacího impulsu 51» ^K bloku vstupních obvodů 40 bloku rychlostní smyčky 50 je ještě na prvý vstup odměřovacích impulsů 54 připojen druhý impulsní výstup 72 signálu odmeřovacího systému 70 pro impulsy odpovídající pohybu souřadnice v kladném smyslu a na druhý vstup odměřovacích impulsů 55 je připojen druhý impulsní výstup 72 signálu odmeřovacího systému 70 pro impulsy odpovídající pohybu souřadnic v záporném smyslu. Výstupy bloku vstupních obvodů 40 bloku obvodů rychlostní smyčky 50 jsou připojeny jednak na blok obvodů pro výpočet integrační složky 60 a jednak jsou připojeny na blok obvodů pro výpočet proporcionální složky 50» číslicový výstup bloku obvodů pro výpočet integrační složky 60 a číslicový výstup bloku obvodů pro výpočet proporcionální složky 50 jsou připojeny na vstupy sčítačky rychlostní smyčky 57> přičemž výstup sčítačky 58 je výstupní akční veličinou bloku obvodů rychlostní smyčky 50.

Blok obvodů polohové vazby 10 číslicového servopohonu má vstup povelových impulsů 2 a vstup signálu rozlišení směru pohybu 2 připojen na hradla převodu na dvoukanálový výstup povelových impulsů polohové vazby 6. Oba kanály z hradla převodu na dvoukanálový výstup povelových impulsů polohové vazby 6 jsou dále přípoje· ny na prvý elektronický přepínač polohové vazby -8, jenž má vstup pro přepínací frekvenci povelového kanálu £. Na vstupy druhého elektronického přepínače polohové vazby 11, jenž má vstup pro přepínací frekvenci odměřovacího kanálu j^e připojen impulsní vstup

- 8 -_s prvího ₍. 235 263 kanálu 4 z odměřovacího systému £0 a impulsní vstup druhého kanálu J? z odměřovacího systému £0. Výstupy prvého a druhého elektronického přepínače polohové vazby 8 a 11 jsou připojeny na prvé součtové hpradlo 15 a druhé součtové hradlo 16 a výstupy těchto hradel jsoli připojeny na vstupy obousměrného vratného čítače polohové vazby 17. Jeho číslicový výstup je připojen na prvý vstup sčítačky polohové vazby 18, na jejíž druhý vstup je připojen číslicový vstup^ro přídavný povel rychloposuvu- feedforward . číslicový výstup sčítačky polohové vzaby 18 je připojen jednak na číslicový výstup polohové vazby 23 3 jednak na vstup obvodů pro převod na absolutní hodnotu na jehož vstup je připojen signál rozlišení směru pohybu ze sčítačky polohové vazby 18, jenž je vyveden též na výstup signálu rozlišení směru pohybu 24. číslicový výstup obvodů pro převod na .^absolutní hodnotu polohové vazby 19 je připojen jednak na číslicový výstup polohové vazby v absolutní hodnotě 2£ a na obvod signálu nulové odchylky 21. Jeho výstup je připojen na výstup nulovacího impulsu 26 a na vstup převodníku číslo frekvence 20. Jeho výstup je připojen na impulsní výstup polohové vazby 25> zatímco vstup převodníku číslo frekvence je připojen na výstup deličky 14 hodinové frekvence 13 s proměnným dělicím poměrem a Číslicovým vstupem nastavení dělicího poměru 12 pro nastavení konstanty polohové vazby.

Blok vstupních obvodů 40 bloku rychlostní smyčky 30 vstup povelových impulsů 32 a vstup rozlišení směru pohybu 33 připojen na hradla převodu na dvoukanálový výstup povelových impulsů rychlostní smyčky 41. Oba kanály povelových impulsů jsou dále připojeny na prvý elektronický přepínač rychlostní smyčky 43 > jenž má vstup pro přepínací frekvenci povelového kanálu 42. Na vstup druhého elektronického přepínače rychlostní smyčky 45, jenž má vstup pro přepínací frekvenci odměřovacího kanálu 44 je připojen prvý vstup odměřovacích impulsů z odměřovacího systému 70 a druhý vstup odměřovacích impulsů 35 z odměřovacího systému £0. Výstupy prvého elektronického přepínače rychlostní smyčky 43 θ výstupy druhého elektronického

235 263 přepínače rychlostní smyčky 45 jsou. připojeny na prvé souč^ tové hradlo obvodů proporcionální složky 52 a na druhé součtové hradlo obvodů proporcionální složky 55. Výstupy prvého elektronického přepínače rychlostní smyčky 43 jsou ještě připojeny na vstup děličky vstupních obvodů prvého kanálu 46 a na vstup děličky vstupních obvodů druhého kanálu 47. Výstupy děličky vstupních obvodů prvého kanálu 46 a děličky vstupních obvodů druhého kanálu 47 a výstupy druhého elektronického přepínače., rychlostní smyčky 45 jsou připojeny na prvé součtové hradlo vstupních obvodů 48 a na druhé součtové hradlo vstupních obvodů 49»

Blok obvodů pro výpočet proporcionální složky 50 tvoří obousměrný vratný čítač proporcionální složky 54, na jehož impulsní vstupy jsou připojeny výstupy prvého součtového hradla proporcionální složky 52 a druhého součtového hradla proporcionální složky 55« Jeho číslicový vstup je připojen na číslicový vstup pro nastavení výchozího čísla 56» číslicový výstup obousměrného vratného čítače proporcionální složky 54 je připojen na vstup paměťového obvodu 55» Jeho číslicový výstup je výstupní veličinou bloku obvodů pro výpočet proporcionální složky 50« Vstup signálu pro řízení nastavovacích a přepisovacích impulsů 36 je připojen na vstup generátoru nastavovacích a přepisovacích impulsů 51. Tento má tři výstupy, přičemž první výstup nastavovacích impulsů je připojen na nastavovací vstup obousměrného vratného čítače proporcionální složky 54 a druhý výstup přepisová cích impulsů je připojen na vstup přepisovacích impulsů paměťových obvodů 55 a třetí výstup blokovacích impulsů je připojen jednak na blokovací vstup prvého elektronického přepínače rychlostní smyčky 43 a jednak na blokovací vstup druhého elektronického přepínače rychlostní smyčky 45.

Blok obvodů pro výpočet integrační složky 60 má na vstupu děličku s proměnným dělicím poměrem prvého kanálu 62 a děličku s proměnným dělicím poměrem druhého kanálu 63. Dělička s proměnným dělícím poměrem prvého kanálu 62 je připojena na výstup prvého součtového hradla vstupních obvodů 48. Dělička s proměnným dělicím poměrem druhého kanálu 63 je připojena-na

- 10 235 263 výstup druhého součtového hradla vstupních obvodů 49 a obě děličky mají číslicový vstup pro nastavení dělícího poměru připojen na výstup číslicového zadávání dělicího poměru 61. Jeho vstup je připojen na číslicový výstup bloku obvodů pro výpočet proporcionální složky 50. Výstup děličky s proměnným dělícím poměrem prvého kanálu 62 a výstup děličky s proměnným dělicím poměrem druhého kanálu 63 je připojen na vstupy obousměrného vratného čítače integrační složky 64. Tento má vstup pro nulování čítače připojen na vstup nulovacího impulsu 51. číslicový výstup obousměrného vratného čítače integrační složky 64 je Číslicovým výstupem bloku obvodů pro výpočet integrační složky 60.

Tunkce číslicového polohového servopohonu je následující. Na vstup povelových impulsů 2 bloku obvodů polohové vazby 10 se přivádějí/povelové impulsy, jejichž kmitočet určuje rychlost posuvu a počet impulsů požadovanou dráhu, přičemž, jeden impuls znamená jeden pojezd o jeden inkrement odměřovacího systému, např. o 1 jpm. Signálem rozlišení směru na vstupu signálu rozlišení směru pohybu 2 ^se určuje smysl pohybu. Tyto signály se vedou na hradla převodu na dvoukanálový výstup povelových impulsů polohové vazby'6 a odtud na prvý elektronický přepínač polohové vazby 8, zatímco na druhý elektronický přepínač polohové vazby 11 se vedou signály z odměřovacího systému pro oba smysly pohybu. Elektronické přepínače jsou řízené přepínací frekvencí více než 10 x vyšší než jsou nejvyšší povelové kmitočty. Impulsy na vstupech elektronických přepínačů se synchronizují a po součtu odpovídajících kanálů na prvém a druhém součtovém hradlu 15, 16 se přivádějí na vstup obousměrného vratného čítače polohové vazby 17« Rozdíl vyslaných povelových impulsů a skutečně vykonanou drahou v číslicové formě se přivádí z výstupu obousměrného vratného čítače polohové vazby 17 na vstup sčítačky polohové vazby 18, na jejíž druhý číslicový vstup se přivádí přídavný povel rychloposuvu- feedforward -pro snížení polohové odchylky, např. při rychloposuvu. Výstup ze sčítačky polohové vazby 18 je číslicovým výstupem obvodů polohové vazby 2Ž· Současně je ze sčítačky vyveden signál rozlišení směru pohybu. Tyto signály se přivádějí na obvody pro převod na ahso- 11

235 263 lutní hodnotu 19 θ odtud je číslicový výstup přiveden na převodník číslo frekvence 20. Impulsní výstup převodníku číslo frekvence je výstupem polohové vazby. Povelové impulsy na impulsním výstupu polohové vazby 25 rna jí v ustáleném stavu více jak 10 x vyšší frekvenci než je povelová frekvence na vstupu povelových impulsů 2. Konstanta polohové vazby se nastavuje deličkou 14 s proměnným dělícím poměrem, který se zadává číslicově. Použije-li se k dělení hodinové frekvence 15 integrovaného obvodu převodník číslo frekvence, lze nastavit konstantu polohové vazby k_v v 65 stupních. Hrubé nastavení konstanty k_v se provádí změnou hodinové frekvence 15.

Funkce vstupních obvodů rychlostní smyčky je obdobná jako funkce vstupních obvodů polohové vazby. Proporcionální složka se získává načrtáváním rozdílu povelových impulsů na vstupu povelových impulsů 52 a impulsů z odměřovacího systému 70 ve zvoleném časovém intervalu, časový interval je shodný s opakovači frekvencí šířkově modulovaných impulsů. Touto opakovači frekvencí přiváděnou na vstup signálu pro řízení nastavovacích a přepisovacích impulsů 56 jsou synchronizovány nastavovací -a přepisovací impulsy a po dobu nastavovacího a přepisovacího impulsu jsoU blokovány prvý a druhý elektronický přepínač rychlostní smyčky 45» 45» číslicovým zadáváním dělicího poměru se pro daný mechanický⁷ systém nastaví dělicí poměr dolíček vstupních obvodů prvého a druhého kanálu 46, 47 tak, aby hodnota proporcionální složky v ustáleném stavu odpovídala požadované rychlosti, číslicový vstup pro nastavení výchozího čísla 56 obousměrného vratného čítače polohové vazby 54 umožňuje zavést do proporcionální složky některé vnější nebo vnitřní parametry servopohonu, např. složku odpovídající pasivním odporům mechanického systému. Vzhledem k tomu, že povelová frekvence na vstupu povelových impulsů 52 bloku obvodů rychlostní smyčky 50 je pro stejnou rychlost mnohonásobně vetší než povelová frekvence na vstupu povelových impulsů 2 bloku obvodů polohové vazby 10 lze snadno načítat na obousměrném vratném čítači proporcionální složky. 54 požadovanou hodnotu proporcionální složky i pro velmi vysoké opakovači frekvence šířkově modulovaných impulsů, např. 20 kHz.

235 263

Obdobně jsou řešeny obvody pro výpočet integrační složky.

Integrační složka se získává načítáním rozdílu povelových impulsů a impulsů z odměřovacího systému 70 na obousměrném vratném čítači integrační složky 64. Integrační konstanta se mění číslicově v číslicovém zadání dělicího poměru 61 děliček s proměnným dělicím poměrem prvého a druhého kanálu 62 a 63. Pro velký rozsah rychlostí a velké změny zatížení se ukázalo vhodné měnit integrační konstantu automaticky v závislosti na velikosti proporcionální složky. Výstupní akční veličina rychlostní smyčky je dána součtem proporcionální a integrační,složky na sčítačce rychlostní smyčky 37» ^Tato akční veličina, která ovládá tranzistorový měnič ve výkonové části servopohonu je pro smysl pohybu v kladném směru kladné číslo a, pro opačný smysl pohybu je dvojkovým doplňkem plus jedna. Např;opakovači kmitočet šířkově modulovaných impulsů 20 kHz,Aresp. při rychlosti výpočtu akční veličiny 50yusec a pro hodinový kmitočet 8 MHz je výstupní akční veličina číslo O až 200 v kladném i záporném smyslu pohybu, to znamená, že opakovači kmitočet 20 kHz je rozdělen na 400 modulačních kroků.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   235 263

   1. Zapojení číslicového polohového servopohonu pro souvislé řízení posuvů s laserovým odměřovacím systémem,vyznačené tím, že blok obvodů polohové vazby (10) číslicového servopohonu dosahujep»rízení servopohonu vstup povelových impulsů (2), vstup signálu rozlišení směru pohybu (5), číslicový vstup pro přídavný povel rychloposuvu (22), vstup pro nulování obousměrného vratného čítače (1) a vstupy signálu z odměřovacího systému (70), z nichž impulsní vstup prvého kanálu (4) odpovídající pohybu souřadnic v kladném smyslu je připojen na prvý impulsní výstup (71) odměřovacího systému (70) a impulsní vstup druhého kanálu (5) odpovídající pohybu souřadnic v záporném smyslu je připojen také na prvý impulsní výstup (71) odměřovacího systému (70), zatímco výstupy bloku obvodů polohové vazby (10) tvoří impulsní výstup polohové važby (25), dále výstup signálu rozlišení směru pohybu (24), dále číslicový výstup obvodů polohové vazby (25), dále číslicový výstup obvodů polohové vazby v absolutní hodnotě (27) a výstup nulovacího impulsu (26) obvodů polohové vazby a tyto výstupy jsou.připojeny k bloku vstupních obvodů (40) jež jsou součástí blpku obvodů rychlostní smyčky (50) tak, že impulsní výstup polohové vazby (25) je připojen na vstup povelových impulsů (52), výstup signálu rozlišení směru pohybu (24) je připojen na vstup rozlišení směru pohybu (55) a výstup nulovacího impulsu (26) je připojen na vstup nulovacího impulsu (51)> přičemž k bloku vstupních obvodů (40) bloku obvodů rychlostní smyčky (50) je ještě na prvý vstup odměřovacích impulsů (54) připojen druhý impulsní výstup (72) signálu odměřovacího systému (70) pro impulsy odpovídající pohybu souřadnice v kladném smyslu a na druhý vstup odměřovacích impulsů (55) j^e připojen druhy impulsní výstup (72) signálu odměřovacího systému (70) pro impulsy odpovídající pohybu souřadnic v záporném smyslu, zatímco výstupy bloku

   235 263 vstupních obvodů (40) bloku obvodů rychlostní smyčky (30) jsou připojeny jednak na blok obvodů pro výpočet integrační složky (60) a jednak jsou připojeny na blok obvodů pro výpočet proporcionální složky (50), přičemž číslicový výstup bloku obvodů pro výpočet integrační složky (60) a číslicový výstup bloku obvodů pro výpočet proporcionální složky (50) jsou připojeny na vstupy sčítačky, rychlostní smyčky (37), přičemž výstup sčítačky (38) je výstupní akční veličinou bloku obvodů rychlostní smyčky (30).
2. 2. Zapojení podle bodu 1 , vyznačené tím, že blok obvodů polohové vazby (10) číslicového servopohonu má vstup povelových impulsů (2) a vstup signálu rozlišení směru pohybu (3) připojen na hradla převodu na dvoukanálový výstup povelových impulsů polohové vazby (6), jejichž výstupy jsou připojeny na prvý elektronický přepínač polohové vazby (6), jenž má vstup pro přepínací frekvenci povelového kanálu (7), zatímco na vstupy druhého elektronického přepínače polohové vazby (11), jenž má vstup pro přepínací frekvenci odmeřovacího kanálu (9) je připojen impulsní vstup prvého kanálu (4) z odmeřovacího systému (70) a impulsní vstup druhého kanálu (5) z odmeřovacího systému (70), dále jsou výstupy prvého a druhého elektronického přepínače polohové vazby (8),(11) připojeny na prvé součtové hradlo (15) a druhé součtové hradlo (16) a výstupy těchto hradel jsou připojeny na vstupy obousměrného vratného citace polohové vazby (17), jehož číslicový výstup je připojen na prvý vstup sčítačky polohové vazby (18), na jejíž druhý vstup je připojen číslicový vstup pro přídavný povel rychloposuvu (22) a číslicový výstup sčítačky polohové vazby (18) je připojen jednak na číslicový výstup polohové vazby (23) a jednak na vstup obvodů pro převod na absolutní hodnotu (19), na jejichž vstup je připojen signál rozlišení směru pohybu ze sčítačky polohové vazby (18), jenž je připojen též na výstup signálu rozlišení směru pohybu (24), zatímco číslicový výstup obvodů

   - 13 235 263 pro převod na absolutní hodnotu polohové vazby (1$) je připojen jednak na číslicový výstup polohové vazby v absolutní hodnotě (27) a na obvod signálu nulové odchylky (21), jehož výstup je připojen na výstup nulovacího impulsu (26) a jednak na vstup převodníku číslo frekvence (20), jehož výstup je připojen na impulsní výstup polohové vazby (25), zatímco vstup převodníku číslo frekvence (20) je připojen na výstup děličky (14) hodinové frekvence (13) s proměnným dělicím poměrem a číslicovým vstupem nastavení dělicího poměru (12) pro nastavení konstanty polohové vazby.
3. 3. Zapojení podle bodu 1 , vyznačené tím, že blok výstupních obvodů (40) bloku obvodů rychlostní smyčky (30) má vstup povelových impulsů (32) a vstup rozlišení směru pohybu (33) připojen na hradla převodu na dvoukanálový výstup povelových impulsů rychlostní smyč ky (41) a oba kanály povelových impulsů jsou dále připojeny na prvý elektronický přepínač rychlostní smyčky (43), jenž má vstup pro přepínací frekvenci povelového kanálu (42), zatímco na vstup druhého elektronického přepínače rychlostní smyčky (45), jenž má vstup pro přepínací frekvenci odměřovacího kanálu (44) je připojen prvý vstup odměřovacícb. impulsů (34) z odměřovacího systému (70) a druhý vstup odmeřovacích impulsů (35) z odměřovacího systému (70) jsou výstupy prvého elektronického přepínače rychlostní^ smyčky (43) a výstupy druhého elektronického přepínače rychlostní smyčky (45) připojeny na prvé součtové hradlo obvodů proporcionální složky (52) a na druhé součtové hradlo obvodů proporcionální složky (53) a výstupy prvého elektronického přepínače rychlostní smyčky (43) jsou ještě připojeny na vstup děličky . vstupních obvodů prvého kanálu (46) a na vstup děličky vstup nich obvodů druhého kanálu (47) obě s číslicovým vstupem pro nastavení dělicího poměru, přičemž výstupy děličky vstup nich obvodů prvého kanálu (46) a děličky vstupních obvodů druhého kanálu (47) a výstupy druhého elektronického přepínače rychlostní smyčky (45) jsou připojeny na prvé součtové

   23S 263 hradlo vstupních obvodů (46) a na druhé součtové hradlo vstupních obvodů (49)...... '
4. 4. Zapojení podle bodu 1 , vyznačené tím, ze blok obvodů pro výpočet proporcionální, složky (50) tvoří obousměrný vratný čítač proporcionální složky (54), na jehož impulsní vstupy jsou připojeny výstupy prvého součtového hradla proporcionální složky (52) a druhého součtového hradla proporcionální složky (53) a jehož číslicový vstup je připojen na číslicový vstup pro nastavení výchozího čísla (56)» přičemž číslicový výstup obousměrného vratného čítače proporcionální složky (54) je připojen na vstup paměťového obvodu (55)» jehož číslicový výstup je výstupní veličinou bloku obvodů pro výpočet proporcionální složky (50), zatímco vstup signálu pro řízení nastavovacích a přepisovaeích impulsů (36) je připojen na vstup generátoru nastavovacích a přepisovaeích impulsů (51), jenž má tři výstupy, přičemž prvý výstup nastavovacích impulsů je připojen na nastavovací vstup obousměrného vratného čítače proporcionáoní složky (54) a druhý výstup přepisovacích impulsů je připojen na vstup přepisovaeích impulsů paměťového obvodu (55) a třetí výstup blokovacích impulsů je připojen jednak na blokovací vstup prvého elektronického přepínače rychlostní smyčky (45) a jednak na blokovací vstup druhého elektronického přepínače rychlostní smyčky (45).
5. 5. Zapojení podle bodu 1 , vy-značené tím, že blok obvodů pro výpočet integrační složky (6CX) má na vstupu děličku s proměnným dělícím poměrem prvého kanálu (62) a· děličku s proměnným dělicím poměrem druhého kanálu (65), přičemž dělička s proměnným dělicím poměrem prvého kanálu (62) je připojena na výstup prvého součtového hradla vstupních obvodů (48) a dělička s proměnným dělicím poměrem druhého kanálu (65) je připojena na výstup druhého součtového hradla (49), přičemž obě deličky mají číslicový vstup pro nastavení dělícího poměru připojen na výstup číslicového zadá- 17 235 263 vání dělicího poměru (61), jehož vstup je připojen na číslicový výstup bloku obvodů pro výpočet proporcionální složky (50), zatímco výstup děličky s proměnným dělicím poměrem prvého kanálu (62) a výstup děličky s proměnným dělícím po-... měrem druhého kanálu (65) je připojen na vstupy obousměrného vratného čítače integrační složky (64), jenž má vstup pro nulování čítače připojen na vstup nulovacího impulsu (51)» zatímco číslicový výstup obousměrného vratného čítače integrační složky (64) je číslicovým výstupem bloku obvodů pro výpočet integrační složky (60).