CS240775B1 - Zapojení řídicí polohové jednotky - Google Patents

Abstract

Řešení se týká zapojení řídicí polohové jednotky pro řízení servopohonů včetně lineárních hydraulických, s vysokými nároky na přesnost např. u posuvů obráběcích strojů, ale i pro roboty, manipulátory apod., zejména ve spojení se stan- dartními řídicími systémy přizpůsobovanými pro řízení elektrických servopohonů. podstata řešení spočívá ve spojení následujících bloků podle připojeného výkresu: filtr, napěíově-frekvenční převodník, synchronizační obvod, generátor frekvence, impulsně-fázový převodník, tvarovací a filtrační obvod, zesilovač, dvoufázový převodník, induktivní snímač polohy, dvoufázové snímací vedeni, dvoukanálový zesilovač, první obvod s nastavitelným zesílením, fázovací článek, první sčítací obvod, filtrační a tvarovací obvod, fázový diferenční čítač, převodník šířkově modulovaného signálu na ss napětí, analogový regulátor, frekvenčně-napětový převodník, vyhodnocovací obvod, obvod změny zesílení, sčítací obvod, druhý obvod s nastavitelným zesílením, řídicí systém, převodník úrovně, klopný obvod, přispusobo- vací obvod, pohon.

Description

Vynález se týká zapojeni řídicí polohové jednotky.

#1zen1 polohy servomechanlsnu se provádí nejčastějl pomoci speciálních řídicích systémů, kde výstavba regulátorů polohy předpokládá použiti pohonů s podřízenou rychlostní smyčkou pro potlačeni vlivů driftů, eliminaci vlivu zátižných sil apod.

U pohonů lineárních, kde nelze získat Informaci o poloze, nelze ani užit výhod rychlostní smyčky, což vede k horSIn výsledným vlastnostem pohonu, u hydraulických rotačních pohonů nutnost užiti techodynama vede ke zvátSenl rozměrů 1 ceny pohonu. Speciální ř1d1d jednotky oro^ lineární pohony nelze snadno použit ve spojeni s běžnýmizíystémy přizpůsobenými ne řízeni pohonů v rychlostní vazbě.

Mnohá z nevýhod odstraňuje zapojeni podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že napěťový výstup řídicího systému je připojen na vstup filtru, jehož výstup je spojen se vstupem napěťově-frekvenčnlho převodníku s vyhodnocením polarity, jehož frekvenční výstup je připojen jednak na prvý vstup synchronlsačr>1ho obvodu, jednak na prvý vstup dvoufázového převodníku a jehož znaménkový výstup je spojen jednak s druhým vstupem dvoufázového převodníku, jednak s druhým vstupem impulsně-fázováho převodníku. Na prvý vstup 1npulsně-fázováho převodníku je připojen výstup synchronlssčnlho obvodu, přičemž druhý vstup synchronlsečnlho obvodu je spojen s výstupem generátoru frekvence, který je připojen taká ne třetí vstup 1mpulsně-fázováho převodníku. Výstup Impulsně-fázováho převodníku je připojen na vstup tvarovadho a filtračního obvodu, jehož výstup je spojen se vstupem zesilovače, jehož výstup je připojen ne budicí vedeni Induktivního snímače polohy, přičemž výstupy z dvoufázového snímacího vedeni jsou připojeny na vstup dvoukanálového zesilovače, kdy výstup prvního kanálu dvoukanálového zesilovače je spojen se

240 77S vstupe· fézovaclho článku. Výstup fézovaclho článku je připojen na prvý vstup prvního sčltadho obvodu, přičemž výstup druhého kanálu dvoukanálového zesilovače je připojen na vstup prvního obvodu s nastavitelným zeslabením. Výstup prvního obvodu S nastavitelným zeslabením je připojen na druhý vstup prvního sč1taclho obvodu, jehož výstup je připojen na druhý vstup prvního sčltadho obvodu, jehož výstup je spojen se vstupem filtračního a tvarovacího obvodu, jehož výstup je spojen s prvním vstupem diferenčního členu, přičemž na jeho druhý vstup je připojen výstup referenčního čítače. Na první vstup referenčního čítače je připojen výstup generátoru frekvence, přičemž nutevad vstup referenčního čítače je připojen na výstup nulováni regulátoru řídicího systému, přičemž ne zpětnovazební vstupy řídicího systému jsou připojeny výstupy převodníku úrovni, jehož vstupy jsou připojeny na výstupy dvoufázového převodníku. Druhý vstup Impulsně-fázového převodníku je připojen ne řídicí vstup obvodu zrniny zesíleni, přičemž výstup diferenčního členu je připojen na převodník šířkově modulovaného signálu na ss napětí, jehož výstup je připojen na první řídicí vstup analogového regulátoru. Ne blokovací vstup analogového regulátoru je připojen výstup nulováni regulátoru řídicího systému, přičemž analogový regulátor mé rovněž druhý řldld vstup, přičemž výstup analogového regulátoru je připojen jednak na signální vstup obvodu změny zesíleni, jednak na vstup vyhodnocovacího obvodu, jehož výstup je spojen se vstupem hlášeni poruchy pohonu řídicího systému. Výstup obvodu změny zesíleni je připojen na první vstup sčltadho obvodu, na jehož druhý vstup je připojen výstup druhého obvodu s nastavitelným zesílením, jehož vstup je spojen s výstupem filtru, přičemž výstup sčltadho obvodu je spojen s řídicím vstupem pohonu. Polohové jednotke obsahuje rovněž převodník frekvence na stejnosměrné napětí. Výstup referenčního čítače je připojen na datový vstup klopného obvodu, přičemž na hodinový vstup klopného obvodu je připojen výstup Impulsněfézového převodníku a výstup klopného obvodu je připojen na vstup přizpůsobovacího obvodu, jehož výstup je spojen se vstupem nulového Impulsu řídicího systému. Obvod změny zesíleni mé zesíleni nezávislé ne směru pohybu.

Výhodou zapojeni podle vynálezu je možnost užiti dlferenčnlho členu s malou zónou, použiti analogové realizace P/regulátoru při absenci podřízené rychlostní vazby, což vede k jed- 3 noduchostl zapojeni. ^{240 775}

Další výhodou je oddělené nastaveni regulátoru z hlediska stability pohonu a z hlediska kvality přechodového děje při skoku povelové rychlosti, což vede k zjednodušeni při optimaUšed nastaveni servopohonu.

I

Přiklad zapojeni podle vynálezu je znázorněn na vykmuj který představuje blokové schéma části regulačního obvodu polohového servomechanisnu.

Napěťový výstup řídicího systému 2j> je připojen na vstup filtru £, jehož výstup je spojen se vstupem napěťově-frekvenčnlho převodníku 2, s vyhodnocením polarity, jehož frekvenční výstup je připojen jednak na prvý vstup synchronlsačního obvodu £, jednak na prvý vstup dvoufázového převodníku £ a jehož znaménkový výstup je spojen jednak s druhým vstupem dvoufázového převodníku jednak s druhým vstupem Impulsně-fázového převodníku 5, na jehož prvý vstup je připojen výstup synchronlsačního obvodu £, přičemž druhý vstup synchronlsačního obvodu 1 je spojen s výstupem generátoru £ frekvence, který je připojen také na třetí vstup Impulsně-fázového převodníku £, jehož výstup je připojen na vstup tvarovacího a filtračního obvodu £, jehož výstup je spojen se vstupem zesilovače 7, jehož výstup je připojen na budicí vedeni Induktivního snímače polohy £, zatímco výstupy z dvoufázového snímacího vedeni 10 jsou připojeny na vstup dvoukanálového zesilovače 11. kdy výstup prvního kanálu dvoukanálového zesilovače 11 je spojen se vstupem fázovadho článku 13, jehož výstup je připojen na prvý vstup prvního sčítacího obvodu

14. dále výstup druhého kanálu dvoukanálového zesilovače 11 je připojen na vstup prvního obvodu 12 s nastavitelným zesílením, jehož výstup je připojen na druhý vstup prvního sčítacího obvodu 14, jehož výstup je spojen se vstupem filtračního a tvarovadho obvodu 15, jehož výstup je spojen s prvým vstupem diferenčního členu 16, přičemž na jeho druhý vstup je připojen výstup referenčního čítače 17, ne jehož prvý vstup je připojen výstup generátoru frekvence £, dále nulovací vstup referenčního čítače 17 je připojen na výstup nulováni regulátoru řídicího systému 25, přičemž na zpětnovazební vstupy řídicího systému 25 jsou připojeny výstupy převodníku úrovně 26. jehož vstupy jsou připojeny na výstupy dvoufázového převodníku J5, zatímco druhý vstup Impulsně-fázového převodníku £ je připojen na řídicí vstup obvodu změny zesíleni 22. dále výstup diferenčního členu 16 je při240 775.

- 4 pojen na převodník 18 Šířkoví modulovaclho signálu na ss napiti Jehož výstup je připojen ne první ř1d1d vstup analogového regulátoru 19. na jehož blokovací vstup je připojen výstup nulováni regulátoru řídicího systému 25. přičemž analogový regulátor 12. má rovnlž druhý řídicí vstup, dále výstup analogového regulátoru Í9 je připojen jednak na signální vstup obvodu 22 změny zesíleni, jednak na vstup vyhodnocovacího obvodu 2£, jehož výstup je spojen se vstupe· hláSenl poruchy pohonu řídicího systému 25. zatímco výstup obvodu 22 zrniny zesíleni je připojen na první vstup sčltadho obvodu 25. na jehož druhý vstup je připojen výstup druhého obvodu 24 s nastavitelný· zesílením, jehož vstup je spojen s výstupe· filtru 1_, přičemž výstup sč1tadho obvodu 23 je spojen s řídicím vstupe· pohonu 29, zatlMCo polohová jednotka obsahuje rovnlž převodník frekvence na stejnosměrné napiti, dále výstup referenčního čítače 17 je připojen na datový vstup klopného obvodu 27, přičemž na hodinový vstup klopného obvodu 27 je připojen výstup 1mpulsnl-fázového převodníku 1, dále výstup klopného obvodu 27 je připojen na vstup přizpůsobevacih-o obvodu 28, jehož výstup je spojen se vstupeb nulového Impulsu řídicího systému 25.

Zapojeni pracuje ti» způsobem, žo filtr 1, naplťovl-frekvenčnl převodník 2. s vyhodnoceni· polarity, dvoufázový převodník 1 a převodník úrovni 26 tvoři spolu s vnitřní· d1ferenčnim člene· řídicího systému 25 uzavřenou zpltnovazebn1 smyčku, takže nedá-11 řídicí systém 25 povel k přeni stíní pomoci servopohonu o určitou vzdálenost, objeví se na napěťovém výstupu řídicího systému 25 napiti, které je převedeno v naplfovl-frekvenčn1m převodníku 2_ s vyhodnocením polarity na frekvenci, která je převedena jako zpltnovazebnl signál zpit do řídicího systému 25. Frekvence impulsů na výstupu haplťovl-frekvenčnlho převodníku 2_ s vyhodnocením polarity je ůmlrná žádané rychlosti a počet Impulsů odpovídá požadované vzdálenosti, kde váha jednoho impulsu je určena řídicím systémem 25 a dělením Impulsní fázového převodníku £. Tyto Impulsy jsou zavedeny jako povelové Impulsy do Ibpulsnl-fázového převodníku 5, kde způsobí fázové posunuti střídavého signálu na jeho výstupu oproti signálu referenčn1m^z1skáném^na výstupu referenčního čítače 17. Signál na výstupu Impulsnl-f/á/žového převodníku je vytvarován a filtrován a po zesíleni v zestloveči 7. je zaveden jako napájecí do budicího vedeni induktivního snímače £ polohy. Růže to být bučf pravítko Induktosynujnebo budicí vinuti resolveru.

240 775

Výstup z jednoho snímacího vedeni je zaveden do fáznvadho článku lir kde je fázově posunut o 90% l, druhý je napěťově upraven v obvodu s nastavitelným zesílením 12 a oba tyto signály jsou zavedeny do prvního sčltadho obvodu 14« Na. jeho výstupu je signál, jehož 1. harmonická má konstantní amplitudu a její fáze je nositelem Informace o poloze. Po vyfiltrováni a vytvarováni na signál obdélníkového tvaru ve filtračním a tvarovadm obvodu 15 je zaveden ne jeden vstup fázového diferenčního členu 16. ne jehož druhý vstup je zaveden výstup z referenčního čítače 17. Výstup z diferenčního členu 16 šířkově modulovaný signál - je převeden ne ss napětí a zaveden do analogového regulátoru 19 s propordonálně-1ntegračn1m přenosem. Výstup tohoto regulátoru je zaveden na vstup obvodu změny zesíleni, jehož zesíleni je závislé na směru pohybu - což je vhodné při užiti hydraulických válců s jednostranně vyvedenou pístnicí jeho motoru. Výstup z obvodu změny zesíleni 22 je zaveden na jeden vstup sčltadho obvodu 23, když na druhý vstup tohoto obvodu je pro zajištěni optimálních přechodových dějů zaveden přes druhý obvod s nastavitelným zesílením 24 výstup filtru 1· Výstup sčltadho obvodu 23 je povelový signál pro pohon 29 např. do servopohonu. Ř1d1d jednotka obsahuje dále obvody pro získáni nulového Impulsu,tj. referenčního impulsu pevně vázaného na stojící část Induktivního snímače £ polohy s hrubým krokem a obvody nulováni I složky analogového regulátoru 19 a diferenčního členu 16 a vyhodnocovací obvody 21 poruchy, které signalizuji překročeni napětí na výstupu analogického regulátoru 19 nad povolenou mez.

Zapojeni lze použit pro řízeni servopohonů včetně lineárních hydraulických s vysokými nároky na přesnost např. u posu vů obráběcích strojů, ale 1 pro roboty, manipulátory apod., zejména spojeni se standartnloi řídicími systémy přizpůsobenými pro řízeni elektrických servopohonů.

Claims (1)

1. pSEDRÉTVYNALEZU 240 775

   1. Zapojeni řidiči polohové jednotky,vyznačené ti·, 2o napěťový výstup řídicího systénu /25/ jo připojen na vstup filtru /1/, jehož výstup jo spojen so vstupe· napěťově-frekvenčniho převodníku /2/ s vyhodnoceni· polarity, jehož frekvenční výstup je připojen jednak na prvý vstup synchronisačniho obvodu /3/, jednak na prvý vstup dvoufázového převodníku /8/ a jehož znanénkový výstup je spojen jednak s druhý· vstupe· dvoufázového převodníku /8/, jednak s druhý·.vstupe· iapuIsně-fézového převodníku /5/, na jehož prvý vstup je připojen výstup synchronisačniho obvodu /3/, přičenž druhý vstup synchronisačniho obvodu /3/ jo spojen s výstupe· generátoru /4/ frekvence, který je připojen také ne třeti vstup iapulsně-fézevéhe převodníku /5/, jehož výstup je připojen na vstup tvarovaciho a filtračního obvodu /6/, jehož výstup je spojen se vstupe· zesilovače /7/, jehož výstup je připojen na budicí vedeni induktivního sninače polohy /9/, zatinco výstupy z dvoufázového sninaciho vedeni /10/ jsou připojeny na vstup dvoukanálového zesilovače /11/, kdy výstup prvního kanálu dvoukanálového zesilovače /11/ je spojen se vstupe· fézoveeiho článku /13/, jehož výstup je připojen ne prvý vstup prvního sčitaciho obvodu /14/, dále výstup druhého kanálu dvoukanálového zesilovače /11/ je připojen ne vstup prvního obvodu /12/ s nastavitelný· zesíleni·, jehož výstup je připojen na druhý vstup prvního sčitaeiho obvodu /14/, jehož výstup je spojen se vstupe· filtračního a tvarovaciho obvodu /15/, jehož výstup je spojen s prvý· vstupe· diferenčního členu /16/, přičeaž na jeho druhý vstup je připojen výstup referenčního čítače /17/, na jehož prvý vstup je připojen výstup generátoru frekvence /4/, déle nulovací vstup referenčního čítače /17/ je připojen na výstup nulováni regulátoru řídicího systéau /25/, přičeaž ne zpětnovazební vstupy řídicího systéau /25/ jsou připojeny výstupy převodníku úrovně llfil, jehož vstupy jsou připojeny na výstupy dvoufázového převodníku /8/, zatinco druhý vstup inpulsně-fázového převodníku /5/ jo připojen na řidiči vstup obvodu zněny zesíleni /22/, déle výstup diferenčního členu /16/ je připojen na převodník /18/ Siřkově nodulovaciho signálu na ss napětí, jehož výstup je připojen na první řidiči vstup analogového regulátoru /19/, na jehož blokovací vstup je připojen výstup nulováni regu240 773

   - 7 látoru řídicího systénu /25/, přlčenž analogový regulátor /19/ ná rovněž druhý řídicí vstup, dále výstup analogového regulátoru /19/ je, připojen jednek ne signální vstup obvodu 722/ zněny zesllení,jednek na vstup vyhodnocovacího obvodu /21/, jehož výstup je spojen se vstupen hlálenl poruchy pohonu řídicího systánu /25/, zatlnco výstup obvodu /22/ zněny zesíleni je připojen na první vstup něltadho obvodu /25/, na jehož druhý vstup je připojen výstup druhého obvodu /24/ s nastavitelný· zesíleni·, jehož vstup je spojen s výstupen filtru /1/, přlčenž výstup sčltadho obvodu /23/ je spojen s ř1d1c1n vstupen pohonu /29/, zatlnco polohová jednotka obsahuje rovněž převodník frekvence na stejnosněrné napětí, dáte výctup referenčního čítače /17/ je připojen na datový vstup klopného obvodu /27/, přlčenž na hodinový vstup klopného obvodu /27/ je připojen výstup 1npulsně-fázového převodníku /5/, dále výstup klopného obvodu /27/ je připojen na vstup přizpůsobovacího obvodu /28/, jehož výstup je spojen se vstupen nulového Impulsu řídicího . systénu /25/.

   . Zapojeni podle bodu ^vyznačené t1n, že obvod /22/ zněny zesíleni ná zesíleni nezávislá na sněru pohybu.