RU1800446C - Контурна система программного управлени - Google Patents

Abstract

Контурна  система программного управлени  относитс  к области автоматики и вычислительной техники. Цель изобретени  - повышение показател  добротности системы за счет формировани  дополнительного корректирующего сигнала, который непосредственно зависит от ошибки воспроизведени  контура. Устройство содержит две след щие системы, кажда  из которых включает св занные между собой два реверсивных счетчика импульсов, два коммутатора и элементов ИЛИ, а также цифроаналоговый преобразователь, привод и датчик положени  и общие дл  обеих след щих систем интерпол тор, управл емый генератор импульсов, блок сравнени  и блок задани  максимально допустимой ошибки. Новым в системе  вл ютс  св занные определенным образом два двоичных умножител , блок вычислени  ошибки воспроизведени  контура и пересчетна  схема,,а также в каждой из двух след щих систем два дополнительных реверсивных счетчика импульсов, триггер знака направлени  заданного движени , два коммутатора и четыре элемента ИЛИ. 9 ил. (Л

Description

Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано, в частности, в чертежных автоматах, газорезательных станках, сварочных машинах и другом автоматизированном оборудовании с программным управлением .

Цель предлагаемого изобретени  - повышение показател  добротности системы. При этом повышение показател  добротности обеспечиваетс  введением простейших функциональных узлов цифровой вычислительной техники.

Введение новой совокупности функциональных блоков и св зей между ними обеспечивает формирование в отличие от известного решени  на выходах вторых реверсивных счетчиков обеих след щих систем управл ющих сигналов, содержащих кроме сигналов о текущих ошибках след щих систем дополнительные корректирующие сигналы, которые непосредственно завис т от ошибки воспроизведени  контура , согласно зависимост м

Ok (t) 3x (t) - K 2 A iTlsign, W т

00

о

2

4 О

oy (t) 5y (t) + к 2 4т-- i 1d T

где (5X (t), 5y (t) - текущие ошибки след щих систем по координатам х и у, соответственно ,

xi xi(t), yi yi(t) - заданные значени  положени  исполнительного механизма контурной системы в каждый текущий мо- мент времени по координате х и у соответственно;

К - коэффициент пропорциональности;

А- величина, св занна  с ошибкой воспроизведени  контура зависимостью

( -Ј0)signe nTj,eaiHlЈ riT l Ј0

О, если lt( е0,

где е пТ - ошибка воспроизведени  в дискретный момент времени t пТ (п 1,2,...); Ј0 - максимально допустима  ошибка; Т - период квантовани .25 При этом частота f следовани  импульсов управл емого генератора, определ юща  скорость воспроизведени  контура, становитс  св занной с величиной Д(2)за- висимостью 30

-(

где F - опорна  частота.

Из соотношени  (1) с учетом (2) видно, что вс кий раз, когда ошибка е воспроизведени  начинает превышать по абсолютной величине величину максимально допустимой ошибки е0 , происходит изменение кор- ректирующих сигналов. Эти изменени  будут продолжатьс  до тех пор, пока ошибка Е воспроизведени  не станет равной или меньшей е0 , т.е. пока величина Анеста- нет равной нулю. Но при Д-Ю частота f, согласно (3), стремитс  к максимальному значению, равному F. В результате обеспечиваетс  высокий показатель добротности, определ емый отношением скорости воспроизведени  контура к ошибке воспроизведени .

Возможность повышени  показател  добротности за счет введени  дополнительных корректирующих сигналов, согласно (1), подтверждена путем моделировани  контурной системы на ЭВМ ВЭСМ-6.

На фиг. 1 изображена структурна  схема контурной системы программного управлени ; на фиг. 2 - пример выполнени  структурной схемы блоков вентилей; на фиг.

5 ю

15

20

25 30

35

40 45 50

3 - структурна  схема двоичных умножителей; на фиг.4 - пример выполнени  структурной схемы блока вычислени  ошибки воспроизведени ; на фиг.5 - пример выполнени  структурной схемы блока сравнени ; на фиг.6 - пример выполнени  схемы блока задани  максимально допустимой ошибки; на фиг.7 - пример выполнени  структурной схемы управл емого генератора; на фиг.8 - показаны заданное и фактическое положени  исполнительного механизма контурной системы программного управлени  относительно контура в процессе его воспроизведени ; на фиг.9 представлены графики изменени  во времени ошибки воспроизведени  контура (а) и скорости воспроизведени  контура (б) в предлагаемом устройстве и в устройстве-прототипе.

Контурна  система программного управлени  (фиг, 1) содержит две след щие системы , кажда  из которых включает в себ  четыре реверсивных счетчика 1-4, цифро- аналоговый преобразователь 5, привод 6, датчик 7 положени  исполнительного механизма , триггер 8 знака направлени  заданного движени , два коммутатора 9. 10 и шесть элементов 11-16, а также общие дл  контурной системы интерпол тор 17, управл емый генератор импульсов 18, снабженный выходами 19 и 20, блок 21 сравнени , имеющий выходы 22, 23 и 24, блок 25 задани  максимально допустимой ошибки, блок 26 вычислени  ошибки воспроизведени  контура; два двоичных умножител  27, 28 и пересчетную схему 29.

Реверсивные счетчики 1 предназначены дл  определени  текущих ошибок (5Х и (5у след щих систем по двум координатам х и у соответственно:

(5х Х1 - С2, 5у У1 - У2,

(4)

где Х2 X2(t), y2 y2(t) - фактические значени  положени  исполнительного механизма в каждый текущий момент времени t по координатам х и у соответственно (см.фиг.8).

Суммирующий вход реверсивного счетчика 1 данной след щей системы объединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 2 этой же след щей системы и подключен к выходу элемента 11 ИЛИ указанной след щей системы. Вычитающий вход реверсивного счетчика 1 данной след щей системы объединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 2 этой же след щей системы и подключен к выходу элемента 12 ИЛИ указанной след щей системы.

Реверсивные счетчики 2 предназначены дл  определени  текущих значений упразр д (разр д знака), причем дл  координаты х третий вход каждого элемента 30 (фиг.2) подключен к нулевому выходу триггера соответствующего разр да реверсивного счетчика 4 (фиг.1), а третий вход каждого элемента 33 (фиг,2) - к единичному выходу триггера соответствующего разр да этого же счетчика 4 (фиг.1), аналогично третий вход каждого элемента 31 (фиг.2) подключен к нулевому выходу триггера соответствующего триггера соответствующего разр да реверсивного счетчика 3 (фиг.1), а третий вход каждого элемента 34 (фиг,2) - к единичному выходу триггера соответствующего разр да этого же счетчика 3 (фиг.1). Дл  координаты у третий вход каждого элемента 30 (фиг.2) подключен к нулевому выходу триггера соответствующего разр да реверсивного счетчика 3 (фиг.1), а третий вход каждого элемента 33 (фиг.2) - к единичному выходу триггера соответствующего разр да этого же счетчика 3 (фиг.1), аналогично, третий вход каждого элемента 31 (фиг.2) подключен к нулевому выходу триггера соответствующего разр да реверсивного счетчика 4 (фиг.1), а третий вход каждого элемента 34 (фиг.2) - к единичному выходу триггера соответствующего разр да этого же счетчика 4 (фиг. 1). Управл ющий вход 38 (фиг.2) блока 9 вентилей (фиг.1) подключен к выходу 19 управл емого генератора 18. Управл ющий вход 39 (фиг.2) подключен к нулевому выходу триггера 8 знака (фиг.1), а управл ющий вход 40 (фиг,2) подключен к единичному выходу этого же триггера 8 (фиг.1). Совокупность выходов всех элементов 32, 35 (фиг.2) образует первый выход коммутатора 9 (фиг.1), причем выходы элементов 32 (фиг.2) служат дл  подключени  к нулевым входам триггеров соответствующих разр дов реверсивного счетчика 2 (фиг.1), а выходы элементов 35 (фиг.2) служат дл  подключени  к единичным входам этих же триггеров разр дов. Выходы элементов 36 и 37 образуют соответственно вторые и третьи выходы блока 9 вентилей (фиг.1), соединенные со входами блока 26 вычислени  ошибки воспроизведени .

Триггеры 8 знака направлени  заданного движени , выходы которых св заны с коммутатором 9, предназначены дл  определени  текущего знака направлени 

sign --- и sign dдвижени  вдоль

atat

соответствующей координаты х и у. С этой целью нулевой вход одного триггера 8 подключен к выходу интерпол тора 17 координаты х, соответствующему положительному

направлению движени  по этой координате , а единичный вход этого же триггера подключен к выходу интерпол тора 17 этой же координаты, соответствующему отрицательному направлению. Аналогичным образом нулевой и единичный входы другого триггера 8 подключены к выходам интерпол тора 17 координаты у соответствующим положительному и отрицательному направлени м движени  вдоль этой координаты.

Двоичный умножитель 27 предназначен дл  определени  произведени  абсолютного значени  ошибки I по координате х, определ емой периодически в дискретные моменты времени t nT, и абсолютного значени  р sin , где угол пТ есть угол между направлением касательной к контуру в т. PI и направлением оси ох в момент времени т пТ (см.фиг.8).

Двоичный умножитель 28 предназначен дл  определени  произведени  абсолютного значени  ошибки |( по координате у, определ емой в те же дискретные моменты времени t пТ. и абсолютного значени 

величины cos . Двоичный умножитель 27снабжен входом передачи параллельного кода, предназначенным дл  ввода абсолютной величины |( I, а двоичный умножи- тель 28 - аналогичным входом,

предназначенным дл  ввода абсолютной величины |(. Двоичный умножитель 27 снабжен двум  другими входами, которые предназначены дл  ввода абсолютной величины , представленной в унитарном коде и представл ющей собой приращение по координате у, отнесенное к моменту времени (см.фиг.8). Двоичный умножитель 28 также снабжен двум  другими входами, которые предназначены дл  ввода

абсолютной величины | А , представленной вунитарном коде и представл ющей собой приращение по координате х, отнесенное к тому же моменту времени t nT. Каждый двоичный умножитель 27 и 28 снаб

жен также входом начальной установки.

Входы передачи параллельного кода двоичных умножителей 27 и 28 соединены с выходами соответствующего коммутатора

10. Два других входа двоичного умножител  27 подключены к двум выходам по координате у интерпол тора 17, а два других входа двоичного умножител  28 - к двум выходам по координате х интерпол тора 17. Входы

начальной установки обоих двоичных умножителей 27 и 28 объединены с управл ющими входами блоков 10 вентилей и св заны с выходом 19 управл емого генератора 18, а выходы этих же двоичных умножителей соединены со входами блока 26 вычислени  ошибки воспроизведени .

Оба двоичных умножител  27 и 28 могут быть выполнены однотипными в соответствии со схемой, представленной на фиг.З. Двоичный умножитель содержит делитель 41 частоты, регистр 42, группу элементов 43 И, элемент 44 ИЛИ и элемент 45 ИЛИ. Регистр 42 предназначен дл  запоминани  в пр мом параллельном коде абсолютной величины ошибки . Регистр выполнен на триггерах и содержит N-1 разр дов, равных числу разр дов в реверсивном счетчике 1 (фиг.1), отводимых под абсолютное значение ошибки 6 (имеетс  в виду ошибка дх или (5у без учета старшего знакового разр да). Делитель 41 частоты (фиг.З) имеет вход 46, подключенный к выходу элемента 45 ИЛИ, и вход 47 начальной установки. Выходы делител  41 св заны с одними входами группы элементов 43 И, другие входы которых соединены с единичными выходами триггеров разр дов регистра 42. Выходы всех элементов 43 И соединены со входами элемента 44 ИЛИ. Выход элемента 44 ИЛИ образует выход двоичного умножител , вход 47 начальной установки делител  41 частоты образует вход начальной установки двоичного умножител , единичные и нулевые входы триггеров разр дов регистра 42 образуют вход передачи параллельного кода, а два входа элемента 45 ИЛИ образуют два входа двоичного умножител , которые предназначены дл  подключени  к соответствующим двум выходам интерпол тора 17 (фиг.1).

Коммутатор 10, одни выходы которых св заны со входами передачи параллельного кода двоичных умножителей 27 и 28, своими входами подключены к выходам разр дов реверсивных счетчиков 1 Коммутатор 10 предназначен дл  передачи абсолютного значени  ошибки из реверсивных счетчиков 1 в пр мом параллельном коде в соответствующие двоичные умножители в дискретные моменты времени t пТ, а также дл  передачи в соответствующие дискретные моменты времени состо ни  триггера старшего N-ro разр да реверсивного счетчика 1 определ ющее знак величины ошибки sign б пТ, в блок 26 вычислени  ошибки воспроизведени .

Каждый коммутатор 10 в принципе может быть выполнен точно так же, как и коммутатор 9 в соответствии со схемой, изображенной на фиг.2. В этом случае первый вход передачи параллельного кода коммутатора 10, образуемый третьими входами всех элементов 30, 33 (фиг.2) служит дл  передачи пр мого кода содержимого реверсивного счетчика 1 (фиг.1), а второй вход

передачи параллельного кода коммутатора 10, образуемый третьими входами элементов 31, 34 (фиг.2), служит дл  передачи обратного кода содержимого того же

реверсивного счетчика 1 (фиг.1). С этой целью третий вход каждого элемента 31 (фиг.2) объедин етс  с третьим входом одного элемента 33 и подключаетс  к единичному выходу одного из N-1 триггеров разр да

реверсивного счетчика 1 (фиг.1), за исключением старшего N-ro разр да (разр да знака ), а третий вход каждого элемента 30 (фиг.2) объедин етс  с третьим входом одного элемента 34 и подключаетс  к нулевому

выходу триггера соответствующего N-1 разр дов реверсивного счетчика 1 (фиг.1), за исключением старшего N-ro разр да (разр да знака). Нулевой же выход старшего N-ro триггера разр да реверсивного счетчика 1

подключаетс  ко входу 39 (фиг.2), а единичный выход этого же триггера подключаетс  ко входу 40. При этим каждый из N-1 выходов элементов 32 подключаетс  к нулевому входу соответствующего триггера разр да

регистра 42 (фиг.З), вход щего в состав двоичного умножител , а каждый из N-1 выходов элементов 35 (фиг.2) подключаетс  к единичному входу соответствующего триггера разр да регистра 42 (фиг.З). Выходы же

элементов 36 и 37 (фиг.2) в данном случае образуют соответственно вторые и третьи выходы коммутатора 10 (фиг.1), соединенные со входами блока 26 вычислени  ошибки воспроизведени .

Блок 26 вычислени  ошибки воспроизведени  контура, со входами которого соединены вторые и третьи выходы блоков 9 вентилей, вторые и третьи выходы обоих коммутаторов 10 и выходы двоичных умножителей 27 и 28, предназначен дл  получени  в унитарном коде ошибки воспроизведени  е в каждый дискретный момент времени t пТ в соответствии с выражением

$лТ - . (6)

Блок 26 вычислени  ошибки воспроизведени  контура снабжен двум  выходами,

св занными с двум  входами блока 21 сравнени , и предназначенными дл  передачи в унитарном коде в блок сравнени  величины е{пТ. Пример выполнени  блока 26 вычислени  ошибки воспроизведени  показан на

фиг.4. Блок вычислени  ошибки воспроизведени  контура содержит четыре триггера 48-51, которые предназначены дл  запоминани  в каждый дискретный момент времени t пТ знаков ошибок sign (, sign и знаков направлени  движени  вдоль каждои из координат sign

d xi dt

I t nT,

sign / 1t nT, атакже восемь элементов a t

52-59 И и два элемента 60, 61 ИЛИ, причем триггеры 48 и 50 предназначены дл  запоминани  знаков sign 5X nT и sign соответственно, а триггеры 49 и 51 - дл 

d xi .т. запоминани  знаков sign --- t nT и

d xi

sign --I t nT соответственно. Нулевой d t

и единичный входы триггера 48 соединены соответственно с выходами элементов 36 и 37 коммутатора 10(фиг,2), предназначенно- годл  передачи параллельного кода ошибки (5Х, а нулевой и единичный входы триггера 50 (фиг.4) соединены соответственное выходами элементов 36 и 37 блока 10 вентилей (фиг.2), предназначенного дл  передачи па- раллельного кода ошибки бу, Нулевой и единичный входы триггера 49 (фиг.4) соединены соответственно с выходами элементов 36 и 37 того блока вентилей (фиг.2), входы 39 и 40 которого св заны с выходами триггера 8 знака направлени  движени  (фиг.1) вдоль координаты у, а нулевой и единичный входы триггера 51 (фиг.4) соединены соответственно с выходами элементов 36 и 37 того блока вентилей (фиг.2), входы 39 и 40 которого св заны с выходами триггера.8 знака направлени  движени  (фиг.1) вдоль координаты х.

Каждый элемент 52-59 И (фиг.4) снабжен трем  входами. При этом первые входы элементов 52 и 54 объединены между собой и подключены к нулевому выходу триггера

48. а первые входы элементов 53 и 55 объединены между собой и подключены к единичному выходу триггера 48, вторые входы элементов 52 и 55 объединены между собой и подключены к нулевому выходу триггера

49. а вторые входы элементов 53 и 54 объединены между собой и подключены к единичному выходу триггера 49, третьи входы элементов 52, 53, 54 и 55 объединены между собой и образуют вход блока 26 вычислени  ошибки воспроизведени  (фиг.1), с которым св зан выход элементы 44 (фиг.З), вход щего в состав двоичного умножител  27 (фиг.1).

Аналогичным образом подключены к выходам триггеров 50 и 51 (фиг.4) первые и вторые входы элементов 56, 57, 58 и 59. Третьи же входы этих элементов объединены между собой и образуют вход блока 26 вычислени  ошибки воспроизведени  (фиг.1), с которым св зан выход элемента 44 (фиг.З), вход щего в состав двоичного умножител  28 (фиг.1). Выходы элементов 52, 53, 58 и 59 (фиг.4) св заны со входами элемента

60, а выходы элементов 54, 55, 56 и 57 св заны со входами элемента 61. Выходы элементов 60 и 61 образуют выходы блока 26 вычислени  ошибки воспроизведени  (фиг.1).

Блок 21 сравнени , два входа которых соединены с выходом блока 26 вычислени  ошибки воспроизведени , предназначен дл  сравнени  ошибки воспроизведени  в дискретные моменты времени t nT с заданной максимально допустимой ошибкой Ј0 (см.фиг.8) и получени  в унитарном и параллельном двоичном кодах величины А пТ превышени  ошибки воспроизведени  Ј пТ над максимально допустимой ошибкой Ј0 согласно соотношени м (2). С этой целью блок 21 св зан с блоком 25 задани  максимально допустимой ошибки и снабжен трем  выходами 22,23 и 24, причем выход 22 предназначен дл  передачи величины в параллельном коде, а выходы 23 и 24 - этой же величины в унитарном коде. Выход 22 блока сравнени  соединен со входом управл емого генератора 18, а выходы 23 и 24 этого же блока соединены со входами пересчетной схемы 29. Дл  обеспечени  возможности получени  величины в дискретные моменты времени t пТ блок 21 сравнени  снабжен также входом начальной установки, подключенным к выходу 19 управл емого генератора 18,

Блок 21 сравнени  может быть выполнен , например, так, как показано на фиг.5. Этот блок содержит три реверсивных счетчика 62. 63, 64, триггер 65, элемент 66 ИЛИ и два элемента 67, 68 И. Входы сложени  реверсивных счетчиков 62 и 63 объединены между собой, св заны с одним из двух входов элемента 67 И и образуют вход,блока 21 сравнени  (фиг.1), к которому подключен выход элемента 60 ИЛИ (фиг.4),  вл ющийс  выходом блока 26 вычислени  ошибки воспроизведени  (фиг.1). Входы вычитани  реверсивных счетчиков 62 и 63 (фиг.5) также объединены между собой, св заны с одним из двух входов элемента 68 И и образуют вход блока 21 сравнени  (фиг.1), к которому подключен выход элемента 61 ИЛИ (фиг.4),  вл ющийс  выходом блока 26 вычислени  ошибки воспроизведени  (фиг.1). Выходы переполнени  реверсивных счетчиков 62 и 63 (фиг.5) соединены со входами элемента 66 ИЛИ, выход которого подключен к единичному входу триггера 65. Единичный выход этого триггера соединен с двум  остальными входами элементов 67 и 68 И. Выход элемента 67 И св зан со входом сложени  реверсивного счетчика 64 и образует выход 23 (фиг.1) блока 21 сравнени ,  вл ю- щийс  одним из двух выходов дл  передачи

в унитарном коде положительного значени  величины , котора  определ етс  согласно формуле (4). Выход элемента 68 И (фиг.5) св зан со входом вычитани  реверсивного счетчика 64 и образует выход 24 (фиг.1) блока 21 сравнени ,  вл ющийс  вторым выходом дл  передачи в унитарном коде отрицательного значени  величины Л пТ.

Выходы разр дов реверсивного счетчи- ка 64 (фиг.5) образуют выход 22 (фиг. 1) блока 21 сравнени . Этот выход служит дл  передачи параллельного кода величины .

Реверсивный счетчик 64 (фиг.5) так же, как и реверсивные счетчики 62 и 63 снабже- ны входами установки в О. Эти входы объединены между собой, св заны с нулевым входом триггера 65 и образуют вход начальной установки блока 21 сравнени  (фиг.1).

Реверсивные счетчики 62 и 63 (фиг.5) снабжены соответственно входами 69 и 70 параллельной передачи кода, причем вход 69 служит дл  передачи пр мого параллельного кода величины Јо, а вход 70 - дл  передачи обратного параллельного кода этой же величины. Число разр дов реверсивных счетчиков 62, 63 определ етс  из соотношени 

NI 1 +109260 ,

а число разр дов реверсивного счетчика 64 равно числу N, причем старший разр д этого счетчика  вл етс  знаковым.

Блок 25 задани  максимально допусти- мой ошибки может быть достаточно просто выполнен на переключательных элементах так, как показано на фиг.6. Этот блок содержит группу двухполюсных переключателей 71, число которых равн етс  числу ревер- сивных счетчиков 62 и 63 (фиг.5). При этом положение переключателей 71 однозначно определ етс  кодом величины Ј0 . Контакты 72 и 73 всех переключателей 71 объединены между собой и подключены к шине логиче- ского О, а контакты 74 и 75 этих же переключателей также объединены между собой и подключены к шине логической 1. Выходы средних точек 76 и 77 всех переключателей 71 образуют выход блока 25 задани  максимально допустимой ошибки (фиг.1), причем выходы средних точек 76 служат дл  передачи пр мого кода величины Ј0 и соединены со входом 69 (фиг.5) блока 21 сравнени  (фиг.1), а выходы средних точек 77 (фиг.6) всех переключателей 71 служат дл  передачи обратного кода величины Ј0 и соединены со входом 70 (фиг.5) блока сравнени  (фиг.1). Число групп двухполюсных переключателей 71 (фиг.6) равно числу NI

разр дов реверсивных счетчиков 62 и 63 (фиг.5).

Управл емый генератор 18 (фиг.1), вход которого соединен с выходом 22 блока 21, предназначен дл  задани  темпа работы интерпол тора 17, определ емого частотой f следовани  импульсов в зависимости от величины согласно формуле (3), а также дл  задани  дискретных моментов времени t пТ с периодом

т

jN -1 1

(8)

15

20 25

30

35 40 45 50 55

С этой целью управл емый генератор.снабжен двум  выходами 19 и 20, причем выход 19 служит выходом дл  задани  дискретных моментов времени t пТ, а выход 20 служит выходом дл  задани  темпа работы интерпол тора 17.

Пример выполнени  управл емого генератора 18 показан на фиг.7. Управл емый генератор состоит из задающего генератора 78, двоичного умножител  79, делител  80 частоты и блока 81 вентилей. Блок 81 вентилей снабжен управл ющим входом, который подключен к выходу делител  80 частоты, а также входом передачи параллельного кода, образующим вход управл емого генератора 18 (фиг.1). Блок 81 (фиг,7) может быть выполнен так, как показано на фиг.2. При этом единичные выходы всех разр дов (за исключением старшего разр да) реверсивного счетчика 64 (фиг.5), вход щего в состав блока 21 сравнени  (фиг.1), св заны с третьими входами элементов 34 И (фиг.2), нулевые выходы указанных разр дов реверсивного счетчика 64 (фиг,5) св заны с третьими входами элементов 31 И (фиг.2), нулевой выход старшего разр да (разр да знака) реверсивного счетчика 64 (фиг.5) соединен со входом 39 (фиг.2), единичный выход старшего разр да счетчика 64 (фиг.5) соединен со входом 40 (фиг.2). Вход 38 служит управл ющим входом блока 81 вентилей (фиг.7). Выход блока 81 вентилей подключен к одному входу двоичного умножител  79. К другому входу этого двоичного умножител  подключен задающий генератор 78. Двоичный умножитель 79 может быть выполнен по схеме, показанной на фиг.З. При выполнении указанного двоичного умножител  по схеме, показанной на фиг.З, с блока 81 вентилей, выполненной по схеме, показанной на фиг.2, выходы элементов 32 ИЛ И (фиг.2) должны быть св заны с нулевыми входами триггеров разр дов регистра 42 (фиг.З), а выходы элементов 35 ИЛИ (фиг.2) должны быть св заны с единичными входами триггеров разр дов регистра

42 (фиг.З). При этом задающий генератор 78 (фиг.7) должен быть соединен с одним из входов элемента 45 ИЛИ (фиг.З), Выход элемента 44 ИЛИ  вл етс  выходом двоичного умножител  79 (фиг.7) и образует выход 20 (фиг.1) управл емого генератора 18. Этот выход св зан со входом делител  частоты (фиг.7). Выход этого делител  частоты образует выход 19 (фиг.1) управл емого генератора 18. Выход 20 управл емого генератора 18 подключен ко входу интерпол тора 17.

Интерпол тор предназначен дл  формировани  в унитарном коде заданных значений xi(t), yi(t) положени  исполнительного механизма контурной системы про- граммного управлени  в каждый текущий момент времени t по координатам х и у. В качестве интерпол тора 17 может быть использован , в частности, линейный интерпо- л тор. В этом случае он может быть выполнен на базе двух однотипных двоичных умножителей, имеющих общий делитель частоты; к входу которого должен быть подключен выход 20 управл емого генератора 18. Интерпол тор 17 снабжен двум  выходами дл  передачи в унитарном коде величины xi(t) и двум  выходами дл  передачи в унитарном коде величины yi(t). При этом один из двух выходов дл  передачи величины xi(t) предназначен дл  передачи единичных положительных приращений этой величины, а другой - дл  передачи единичных отрицательных приращений указанной величины,один из двух выходов дл  передачи величины yi(t) предназначен дл  передачи единичных положительных приращений этой величины, а другой - дл  передачи единичных отрицательных приращений данной величины. Каждый из двух выходов интерпол тора 17 соответствующий поло- жительному приращению заданного положени  исполнительного механизма по данной координате соединен со вторым входом элемента 12 ИЛИ след щей системы этой же координаты, а каждый из двух выхо- дов интерпол тора, соответствующий отри- цательному приращению заданного положени  исполнительного механизма соединен со вторым входом элемента 11 ИЛИ след щей системы этой же координаты.

К выходу элемента 11 ИЛИ каждой след щей системы подключены одни входы элементов 13, 15 ИЛИ этой же след щей системы, к выходу элемента 12 ИЛИ каждой след щей системы подключены одни входы элементов 14, 16 ИЛИ этой же след щей системы. Два других входа элементов 13,16 ИЛИ обеих след щих систем объединены между собой и соединены с выходом пересчетной схемы 29, соответствующим положительному единичному приращению величины К , где К 1 - коэффициент пересчета . Два других входа элементов 14 и 15 ИЛИ обеих след щих систем объединены между собой и соединены с выходом пересчетной схемы 29, соответствующим отрицательному единичному приращению величины К А пТ.

Пересчетна  схема 29 может быть выполнена , например, в виде двух однотипных делителей частоты или двоичных умножителей . В последнем случае двоичный умножитель может быть выполнен как показано на фиг.З. При этом регистр 42 служит дл  задани  величины коэффициента К, причем сам регистр 42 может быть выполнен на переключательных элементах аналогично схеме блока задани  максимально допустимой ошибки, показанной на фиг.6,

Выход элемента 13 ИЛИ (фиг.1) данной след щей системы св зан с суммирующим входом реверсивного счетчика 3 этой же след щей системы, а выход элемента 14 ИЛИ данной след щей системы св зан с вычитающим входом реверсивного счетчика 3 указанной след щей системы. Выход элемента 15 ИЛИ данной след щей системы св зан с суммирующим входом реверсивного счетчика 4 этой же след щей системы, а выход элемента 16 ИЛИ данной след щей системы св зан с вычитающим входом реверсивного счетчика 4 указанной след щей системы.

Реверсивный счетчик 3 след щей системы по координате х предназначен дл  определени  в дискретные моменты времени величины

+

(9)

реверсивный счетчик 4 след щей системы по координате х предназначен дл  определени  в дискретные моменты времени величины

(Ю)

реверсивный счетчик 3 след щей системы по координате у предназначен дл  определени  в дискретные моменты времени величины

( + Ј

(11)

реверсивный счетчик 4 след щей системы по координате у предназначен дл  определени  в дискретные моменты времени величины

+

(12)

где величина Ј пТ в формулах (7) - (10) определ етс  соотношением

S1 , I 1

которое  вл етс  дискретным аналогом корректирующей величины типа интеграла

K/A(t)dt.

о

Контурна  система программного управлени  работает следующим образом.

Перед началом работы провод тс  следующие подготовительные операции. Во все реверсивные счетчики 1, 2, 3, 4 обеих след щих систем (фиг.1), реверсивные счетчики 62, 63,и 64 (фиг.5) блока 21 сравнени  (фиг.1) и регистры 42 (фиг.З) двоичных умножителей 27, 28 (фиг.1) заноситс  число ноль. В регистр 42 (фиг.З) двоичного умножител  79 (фиг.7), вход щего в состав управл емого генератора 17 (фиг.1), заноситс  число 2N 1 В блоке 25 задани  максимально допустимой ошибки устанавливаетс  в двоичном коде число е0 путем определенной комбинации положений двухполюсных переключателей 71 (фиг.6). При этом на выходе двоичного умножител  79 (фиг.7) управл емого генератора 18 (фиг.1) возникает последовательность импульсов с частотой f F, где F - частота задающего генератора 78 (фиг.7), а на выходе делител  80 частоты - последовательность импульсов с частотой f0 1 /Т, где период Т св зан с величиной f зависимостью (8). Последовательность импульсов с частотой f с выхода 20 (фиг.1) поступает на вход интерпол тора 17, а последовательность импульсов с частотой f0 с выхода 19 поступает на первые управл ющие входы обоих блоков 9 вентилей, на уп- равл ющие входы обоих блоков 10 вентилей, на входы начальной установки двоичных умножителей 27 и 28 и блока 21 сравнени . В результате на выходах интерпол тора 17 образуютс  последовательности импульсов, представл ющие собой унитарные коды заданного перемещени  xi(t) и yi(t) исполнительного механизма по координатам х, у в текущий момент времени t. При этом на выход интерпол тора 17, соответствующий положительному направлению заданного движени  вдоль координаты х, поступают импульсы только тогда, когда

sign 1 +1, а на выход интерпол тора,

соответствующий отрицательному направлению заданного движени  вдоль этой же координаты х, поступают импульсы только d xi

тогда, когда sign

dt

-1. Аналогичным

образом поступают импульсы на выходы интерпол тора , соответствующие положительному и отрицательному направлени м движени  вдоль координаты у. Общее число

5 импульсов (с учетом знака), поступивших с выходов интерпол тора 17 к текущему моменту времени t, однозначно определ ют в этот момент времени заданное положение исполнительного механизма, которое

10 условно изображено на фиг.З точкой Рч. При этом движение точки Pi по контуру происходит со скоростью, определ емой частотой f. Поскольку же период Т следовани  импульсов на выходе 19 (фиг.1)

15 управл емого генератора 18 определ етс  соотношением (8), то, независимо от скорости движени  точки Pi (фиг.З) по контуру, вс кий раз, когда на выходе 19 (фиг.1) возникает импульс, точка Pi (фиг.8) перемещает20 с  по контуру на одно и то же рассто ние,

равное 2 (выраженное в числе импульсов).

В том случае, когда в данный момент

времени t заданное направление движени 

по данной координате  вл етс  положи25 тельным, импульсы с выходов интерпол тора 17 через элемент 11 ИЛИ поступают на суммирующие входы реверсивных счетчиков 1 и 2. Если же заданное направление движени  по данной координате  вл етс 

30 отрицательным, импульсы с выхода интерпол тора 17 через элемент 12 ИЛИ поступают на вычитающие входы этих же реверсивных счетчиков. Содержимое реверсивных счетчиков 2 определ ют вели35 чины управл ющих сигналов, которые через цифроаналоговые преобразователи 5 поступают на входы приводов 6. При положительном направлении движени  исполнительного механизма по данной коор40 динате в данный момент времени т импульсы с одного из выходов датчика 7 через элемент 12 ИЛИ поступают на вычитающие входы реверсивных счетчиков 1 и 2 след щей системы этой же координаты, а

45 при отрицательном направлении движени  исполнительного механизма по данной координате в данный момент времени t импульсы с другого выхода датчика 7 через элемент 11 ИЛИ поступают на суммирую50 щие входы реверсивных счетчиков 1 и 2 той же след щей системы. В результате в реверсивных счетчиках 1 в каждый момент времени t образуютс  текущие ошибки 5x(t) и (5y(t) по двум координатам х и у

55 соответственно, определ емые согласно выражению (4). Величины текущих ошибок 5x(t) и d/(t) в момент времени t однозначно определ ют фактическое положение исполнительного механизма в этот же момент времени t, которое на фиг,8 условно изображено точкой Ра с текущими координатами X2(t), у2(т). При этом сами текущие ошибки (5x(t) и dy(i) могут быть положительными, отрицательными и равными нулю, причем если ошибка  вл етс  положительной, то эта ошибка получаетс  в реверсивном счетчике

1 (фиг.1) в пр мом двоичном коде, а если ошибка  вл етс  отрицательной, то она в реверсивном счетчике 1 получаетс  в дополнительном коде. В первом случае еди- ничный выход старшего N-ro разр да реверсивного счетчика 1 находитс  в положении О, а во втором случае единичный выход старшего разр да реверсивного счетчика 1 находитс  в положении 1.

Каждый раз при перемещении точки Pi (фиг.8) по контуру на рассто ние, равное

2 , периодически с периодом времени Т содержимое реверсивного счетчика 1 (фиг.1) след щей системы по координате х переда- етс  через блок 10 вентилей в регистр 42 (фиг.З) двоичного умножител  28 (фиг,1), При этом содержимое реверсивного счетчика 1 передаетс  в пр мом коде, если в момент передачи единичный выход триггера старшего разр да реверсивного счетчика 1 находитс  в положении О, и в обратном коде, если единичный выход триггера старшего разр да реверсивного счетчика 1 находитс  в положении 1. Аналогичным образом осуществл етс  передача содержимого реверсивного счетчика 1 след щей системы по координате у через другой блок 10 вентилей в регистр 42 (фиг.З) двоичного умножител  28 (фиг. 1). Передача осущест- вл етс  следующим образом. Импульсы с выхода 20 управл емого генератора 18 с периодом Т поступают на вход 38 (фиг.2), образующий управл ющий вход блока 10 вентилей (фиг,1). При этом, если в момент поступлени  импульсов на вход 38 (фиг.2) единичный выход триггера старшего разр да реверсивного счетчика 1 (фиг.1) находитс  в положении О, то эти импульсы поступают через элементы 30 и32(фиг.2)на нулевой вход триггера разр да регистра 42 (фиг.З), когда нулевой выход соответствующего триггера разр да реверсивного счетчика 1 (фиг.1) находитс  в состо нии 1, а когда этот же триггер разр да реверсивного счетчика 1 находитс  в состо нии О, то указанные импульсы поступают через элементы 33 и 35 (фиг.5) на единичный вход триггера разр да регистра 42 (фиг.З). Если же в момент поступлени  импульсов на вход 38 (фиг.2) единичный выход старшего разр да реверсивного счетчика 1 (фиг,1) находитс  в положении 1, то эти импульсы поступают через элементы 31 и 32 (фиг.2) на

нулевой вход триггера разр да регистра 42 (фиг.З), когда нулевой выход соответствующего триггера разр да реверсивного счетчика 1 (фиг.1) находитс  в состо нии О, а когда этот же триггер разр да реверсивного счетчика 1 находитс  в состо нии 1, то указанные импульсы поступают через элементы 34 и 35 (фиг.2) на единичный вход триггера разр да регистра 42 (фиг.З). В результате в регистр 42 двоичного умножител  27 (фиг.1) периодически с периодом Т заноситс  в пр мом параллельном коде абсолютное значение ошибки I (с точностью до единицы) в дискретные моменты времени t пТ, а в регистр 42 (фиг.З) двоичного умножител  28 (фиг.1) заноситс  в пр мом параллельном коде абсолютное значение ошибки Idyl . Например, если N 7, а 9 и -12, то пр мой код в реверсивном счетчике 1 след щей системы по координате х будет иметь вид 0001001, а в реверсивном счетчике 1 след щей системы по координате у - 1110100. При этом в регистре 42 (фиг.З) двоичного умножител  27 (фиг.1) будет передан код 001001,  вл ющимс  пр мым двоичным кодом числа 191 а в регистре 42 (фиг.З) двоичного умножител  28 (фиг.1) будет передан код 001011,  вл ющийс  пр мым двоичным кодом числа 1-111 , т.е. кодом числа Iбу I с точностью до единицы.

Одновременно каждый раз при передаче содержимого реверсивных счетчиков 1 в двоичные умножители 27, 28 импульсы с выхода 19 управл емого генератора 18 поступают на входы 47 (фиг.З) начальной установки делителей частоты 41 обоих двоичных умножителей 27, 28 (фиг.1). В процессе перемещени  точки Pi (фиг.8) по контуру на вход 45 (фиг.З) делител  частоты 41 двоичного умножител  27 (фиг.1) через элемент 45 ИЛИ (фиг.З) в течение периода времени Т поступает число импульсов, равное по абсолютной величине перемещению точки PI (фиг.8) по координате у на рассто ние |А , а на вход 46 (фиг.З) двоичного умножител  28(фиг.1)черезэлемент45 ИЛИ (фиг.З) поступает число импульсов, равное по абсолютной величине перемещению точки (фиг.8) по координате х на рассто ние . В результате по принципу работы двоичного умножител  на выходе элемента 44 ИЛИ (фиг.З) двоичного умножител  27 (фиг.1) к концу каждого периода времени Т поступает за этот период число импульсов, равное произведению I на число 1, а на выходе элемента 44 (фиг.З) двоичного умножител  28 (фиг.1) к концу каждого периода времени Т поступает за этот период число импульсов, равное произведению на число I ( /2N 1 1.

Поскольку в течение каждого периода времени Т точка PI переместитс  по контуру на одно и то же рассто ние , то |Ay nTll/2N 1 |sinp nT | -a /2N 1 I cos $nT I (фиг.8). Поэтому в течение каждого интервала времени Т на выход двоичного умножител  27 поступит число импульсов, равное |( I I , а на выходе двоичного умножител  28 в течение этого же интервала времени поступит число импульсов , равное I . Импульсы с выхода двоичного умножител  27 поступают на третьи входы элементов 52-55 И (фиг.4) блока 26 вычислени  ошибки воспроизведени  (фиг.1), а импульсы с выхода двоичного умножител  28 поступают на третьи входы элементов 56-59 И (фиг.4) этого же блока 26 (фиг.1).

Каждый раз в начале очередного интервала времени Т импульс выхода 19 управл емого генератора 18, который поступает на вход 38 (фиг.2) обоих блоков вентилей 10 (фиг.1), передаетс  на один из выходов элементов 36 или 37 И (фиг.2) в зависимости от состо ни  триггера старшего N-ro разр да реверсивного счетчика 1 (фиг.1) в этот же момент времени t пТ. В частности, если триггер старшего разр да реверсивного счетчика 1 находитс  в состо нии 0, то указанный импульс поступает на выход элемента 36 И, а если этот триггер находитс  в состо нии 1, то указанный импульс поступает на выход элемента 37 И. В результате триггер 48 (фиг.4) блока 26 вычислени  ошибки воспроизведени  (фиг.устанавливаетс  в такое же состо ние, в котором находилс  триггер старшего разр да реверсивного счетчика 1 след щей системы по координате х в момент времени t nT, a триггер 50 (фиг.4) блока 26 (фиг.1) устанавливаетс  в состо ние, в котором находилс  триггер старшего разр да реверсивного счетчика 1 след щей системы по координате у в тот же момент времени t nT. Таким образом, в течение всего интервала времени Т триггеры 48 и 50 (фиг.4) определ ют знаки ошибок sign и sign dyfnT соответственно . Аналогичным образом импульс с выхода 19 (фиг.1) управл емого генератора 18 поступает на один из элементов 36 или 37 И (фиг.2) каждого блока 9 вентилей (фиг.1) в зависимости от состо ни  триггеров 8, знака направлени  заданного движени , подключенных к этим вентил м. В результате триггер 49 (фиг.4) устанавливаетс  в состо ние , в котором находилс  триггер 8

знака направлени  заданного движени  (фиг.1) вдоль координаты у в момент времени t nT, а триггер 51 устанавливаетс  в состо ние, в котором находилс  триггер 8 знака направлени  заданного движени  (фиг.1) вдоль координаты х в тот же момент

d xi времени t nT. Поскольку же sign --

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

1 sign(sin (f), то

slgn(cos #), a sign

триггеры 49 и 51 (фиг.4) определ ют знаки соответственно cos и sin .

Если триггеры 48 и 49 наход тс  в одинаковом состо нии, то в течение интервала времени Т импульсы с выхода двоичного умножител  27 (фиг.1) через третьи входы элементов 52, 53 И (фиг.4) поступают на выход элемента 60 ИЛИ. Если же триггеры 48 и 49 наход тс  в разных состо ни х, то в течение интервала времени Т импульсы с выхода двоичного умножител  27 (фиг.1) через третьи входы элементов 54, 55 И (фиг.4) поступают на выход элемента 61 ИЛИ. Поэтому если 0, то импульсы с двоичного умножител  27 (фиг.1) поступают на выход 60 (фиг.4), а если $nT 0, то импульсы с двоичного умножител  27 (фиг.1) поступают на выход 61 (фиг.4). В том случае, когда знаки триггеров 50 и 51 одинаковы , импульсы с выхода двоичного умножител  28 (фиг.1) поступают через третьи входы элементов 56, 57 И (фиг.4) на выход элемента 61 ИЛИ, а в том случае, когда знаки триггеров 50 и 51 различны, импульсы с выхода двоичного умножител  28 (фиг.1) поступают через третьи входы элементов 58, 59 И (фиг.4) на выход элемента 60 ИЛИ. Поэтому если р пТ 0, то импульсы с двоичного умножител  28 (фиг. 1) поступают на выход 61 (фиг.4), а если ( 0, то импульсы с двоичного умножител  28 (фиг.1) поступают на выход (фиг.4). Таким образом, число импульсов, которое поступает на выход блока 26 вычислени  ошибки воспроизведени  (фиг.1) в течение интервала времени Т, равно числу - ( nT. Согласно формуле (5) это число определ ет в унитарном коде ошибку воспроизведени  (фиг.8).

Импульсы с выхода 60 (фиг.4) блока 26 вычислени  ошибки воспроизведени  (фиг.1) поступают на суммирующие входы реверсивных счетчиков 62 и 63 (фиг.5) блока 21 сравнени  (фиг.1), а с выхода 61 (фиг.4) блока 26 вычислени  ошибки воспроизведени  (фиг.1) поступают на вычитающие входы этих же реверсивных счетчиков 62 и 63 (фиг.5) блока 21 сравнени  (фиг.1).

Каждый раз при поступлении импульса с выхода 19 управл емого генератора 18 из блока 25 задани  максимально допустимой ошибки в реверсивный счетчик 62 (фиг.5) заноситс  пр мой двоичный код Јо, а в реверсивный счетчик 63 (фиг,5) заноситс  из этого же блока 25 (фиг.) обратный код Јо. Например, если Ј0 5, то при числе разр дов реверсивных счетчиков 62 и 63 (фиг.5), равном NI 4, что соответствует формуле (6), в реверсивный счетчик 62 в каждый дискретный момент времени заноситс  код 0101, а в реверсивный счетчик 63-код 1010.

Одновременно импульс с выхода 19 (фиг. 1) управл емого генератора 18 с тем же периодом Т устанавливает реверсивный счетчик 64 (фиг.5) и триггер 65 в состо ние О. Если общее число импульсов (с учетом знака), поступивших за период Т на суммирующие и вычитающие входы каждого из двух реверсивных счетчиков 62 и 63, по абсолютной величине равно или меньше числа Ј0 , то в течение всего этого интервала Т на выходах переполнени  обоих реверсивных счетчиков импульсы не возникают. Например , если Ј0 5, а общее число импульсов равно 4, то к концу интервала Т в реверсивном счетчике 63 устанавливаетс  число 0100, з в реверсивном счетчике 6 - число 1011. Если же общее число импульсов равно (-4), то к концу интервала Т в реверсивном счетчике 62 установитс  число 0001, а в реверсивном счетчике 63 - число 0110. Таким образом, если общее число импульсов, поступивших на суммирующие и вычитающие входы каждого из реверсивных счетчиков 62 и 63, по абсолютной величине не превышает числа ЕО , то триггер 65 в течение всего этого интервала Т продолжает оставатьс  в состо нии О, в результате чего импульсы в этот же интервал времени на выход элементов 67 и 68 И не поступают. Поскольку же общее число импульсов, поступающих на суммирующие и вычитающие входы каждого из реверсивных счетчиков 62 и 63 в течение интервала времени Т (с учетом знака) равно ошибке воспроизведени  , то при выполнении услови  ЕО импульсы на входы реверсивного счетчика 64 не поступают . При выполнении этого услови  содержимое реверсивного счетчика 64 в течение периода Т не измен етс .

В том случае, когда общее число импульсов (с учетом знака), поступающих за период Т на суммирующие и вычитающие входы каждого из реверсивных счетчиков 62 и 63 (фиг.5), по абсолютной величине больше заданного значени  максимально допустимой ошибки, то в течение интервала

времени Т неизбежно наступает момент, когда на выходе переполнени  хот  бы одного из двух этих реверсивных счетчиков возникает импульс. При этом импульс возникает тогда, когда общее число импульсов станет по абсолютной величине равным Јо +1, т.е. на единицу превысит максимально допустимую ошибку Ј0 , причем если общее число импульсов  вл етс 

положительной величиной, то вначале импульс переполнени  возникает на выходе реверсивного счетчика 63, а если общее число импульсов  вл етс  отрицательной величиной , то импульс переполнени  возникает

вначале на выходе реверсивного счетчика 62. Например, если Ј0 5, а общее число импульсов равно (-10), то импульс возникает на выходе переполнени  реверсивного счетчика 63, когда общее число импульсов

достигнет числа (+6), поскольку в реверсивном счетчике было установлено число 0101, а в реверсивном счетчике 63 - число 1010. Если же, например, общее число импульсов равно (-10), то при Ј0 5 импульс возникает

на выходе переполнени  реверсивного счетчика 61, когда общее число импульсов достигнет числа (-6).

Импульс с выхода переполнени  одного из реверсивных счетчиков 62 или 63 через

элемент 66 ИЛИ поступает на единичный вход триггера 65 и устанавливает его в состо ние . При этом на вторых входах элементов 67, 68 И возникает разрешающий потенциал. В результате остальные импульсы , поступающие на входы реверсивных счетчиков 62 и 63, с этого момента времени и до конца интервала Т начинают поступать на выходы элементов 67 и 68 И. Поскольку общее число импульсов (с учетом знака), поступивших на входы каждого из реверсивных счетчиков 62 и 63 в течение интервала времени Т, равно ошибке воспроизведени  , то при Ј0 это число импульсов (с учетом знака), будет равно ( I - Ј0)sign Ј пТ (с точностью до одй ого импульса ). В частности, дл  приведенного примера при Ј0 5 в случае, когда е пТ +10, общее число импульсов, поступивших на выходы элементов 67 и 68 И будет равно (+4),

а когда Ј пТ -10, то на этих же выходах общее число импульсов будет равно (-5). Следовательно, общее число импульсов (с учетом знака), поступившее в течение интервала времени Т на выходы элементов 67

и 68 И, определ ет величину в соответствии с зависимостью (2).

Импульсы с выхода элемента 67 И (фиг.5) поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 64 и на выход 23 (фиг, 1)

блока 21 сравнени , а импульсы с выхода элемента 68 И (фиг.5) поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 64 и на выход 24 (фиг.1) блока 21 сравнени . Таким образом, к концу каждого интервала време- ни Т на выходы 23 и 24 (фиг.1) блока 21 сравнени  передаетс  величина в унитарном коде, а на выход 22 эта же величина передаетс  в параллельном двоичном коде. При этом если + ЕО , т.е. если в момент времени t пТ исполнительный механизм контурной системы программного управлени  находитс  по направлению движени  слева за пределами трубки динамической точности шириной 2 е0 , как показано на фиг.8, то в соответствии с формулой (2) заведомо 0. Далее же е пТ - е0 , т.е. если в момент времени t nT исполнительный механизм находитс  по направлению движени  спра- ва за пределами трубки динамической точности , то заведомо 0.

Поскольку общее число импульсов, поступивших на выходы элементов 67, 68 И (фиг.5) за интервал времени Т равно с точ- ностью до одного импульса величине Д(с учетом знака), то к концу каждого интервала времени Т в реверсивном счетчике 64 получаетс  с точностью до единицы младшего разр да величина Д в пр мом коде, если 0, или в дополнительном коде , если 0. Например, если е0 5, а Е пТ +10, то при N 7 к концу интервала времени Т в реверсивном счетчике 64 установитс  двоичное число 0000100, что соот- ветствует пр мому двоичному коду величины +4. Если же -10, то при Ј0 5 к концу интервала времени Т в реверсивном счетчике 64 установитс  двоичное число 1111011, что соответствует до- полнительному коду величины -5.

В конце каждого интервала времени Т импульсом с выхода делител  80 частоты (фиг.7) управл емого генератора 18 (фиг.1) содержимое реверсивного счетчика 64 (фиг.5) через блок 81 вентилей (фиг.7) передаетс  в регистр 42 (фиг.З) двоичного умножител  79 (фиг.7). При этом если триггер N-го (старшего) разр да реверсивного счетчика 64 (фиг.5) находитс  в состо нии О, т.е. если Д пТ 0, а триггер какого-либо из остальных N-1 разр дов реверсивного счетчика 64 находитс  в момент времени t пТ в состо нии 1,то импульс, поступающий с выхода делител  80 частоты (фиг.7) на вход 38 (фиг.2) блока вентилей 81 (фиг.7) через элемент 31 И (фиг,2) и элемент 32 ИЛИ поступает на нулевой вход триггера соответствующего разр да регистра 42 (фиг.З)

двоичного умножител  79 (фиг.7). Если же в данный момент времени триггер какого-либо из указанных N-1 разр дов реверсивного счетчика 64 (фиг.5) находитс  в состо нии О, то импульс, поступающий на вход 38 (фиг.2) через элемент 34 И и элемент 35 ИЛ I/I поступает на единичный вход триггера соответствующего разр да регистра 42 (фиг.З) двоичного умножител  79 (фиг.7). В том же случае, когда триггер N-ro разр да реверсивного счетчика 64 (фиг.5) находитс  в состо нии 1, т.е. когда 0, а триггер какого-либо из остальных N-1 разр дов реверсивного счетчика 64 находитс  в момент времени t nT в состо нии 1, то импульс, поступающий с выхода делител  80 частоты (фиг.7) на вход 38 (фиг.2) через элемент ЗЗИ и элемент 35 ИЛИ поступает на единичный вход триггера соответствующего разр да регистра 42 (фиг.З) двоичного умножител  79 (фиг.7). Если же в данный момент времени триггер какого-либо на указанных N-1 разр дов реверсивного счетчика 64 (фиг.5) находитс  в состо нии О, то импульс, поступающий на вход 38 (фиг.2) через элемент 30 И и элемент32 ИЛИ поступает на нулевой вход триггера соответствующего разр да регистра 42 (фиг.З) двоичного умножител  79 (фиг.7).

Таким образом, если Д пТ 0, то в момент времени t пТ каждый триггер разр да регистра 42 (фиг.З) двоичного умножител  79 (фиг,7) установитс  в такое же состо ние, как и соответствующий триггер разр да реверсивного счетчика 64 (фиг.5), а если 0, то каждый триггер разр да регистра 42 (фиг.5) двоичного умножител  79 (фиг.7) установитс  в состо ние, противоположное состо нию соответствующего триггера разр да реверсивного счетчика 64 (фиг.5). Это приводит к тому, что если Д пТ 0, то содержимое реверсивного счетчика 64 передаетс  в регистр 42 (фиг.З) двоичного умножител  79 (фиг.7) в пр мом коде, а если 0, то содержимое реверсивного счетчика 64 (фиг.5) передаетс  в регистр 42 (фиг.З) в обратном коде. Поскольку же величина получаетс  в реверсивном счетчике 64 (фиг.5) в дополнительном коде, если 0, и в пр мом коде, если Д пТ 0, то после передачи содержимого реверсивного счетчика 64 в регистр 42 (фиг.З), в последнем всегда установитс  число, равное 2 - I (с точностью до единицы младшего разр да). При этом частота f следовани  импульсов в течение интервала времени t - пТ на выходе элемента 44 ИЛИ (фиг.З) двоичного умножител  79 (фиг.7), поступающих на выход 20

(фиг.1) управл емого генератора 18, будет равна (2N 1 -|A ), что соответствует зависимости (3). Из рассмотрени  зависимости (3) видно, что если А пТ 0, т.е. если положение исполнительного механизма контурной системы программного управлени  не выходит за пределы трубки динамической точности (фиг.8), то частота f следовани  импульсов, поступающих на выход 20 (фиг.1), максимальна и равна величине F. Если же 0, т.е. положение исполнительного механизма выходит на пределы трубки динамической точности, то независимо от знака величины частота f, как следует из формулы (3), будет тем меньше, чем больше величина . Таким образом, частота следовани  импульсов , поступающих с выхода 20 на вход ин- терпол тора 17, будет измен тьс  в дискретные моменты времени t пТ в зависимости от величины . При этом если 0, т.е. если исполнительный механизм находитс  в пределах трубки динамической точности, равной 2 Јо (фиг.8), движение по контуру осуществл етс  с максимальной скоростью, а если 0, т.е. если исполнительный механизм находитс  за пределами трубки динамической точности , то независимо от знака отклонени  исполнительного механизма относительно контура скорость движени  уменьшаетс  по мере увеличени  , Тем самым обеспечиваетс  автоматическое управление скоростью движени  по контуру в зависимости от величины отклонени  е.

Импульсы с выхода 23 блока 21 сравнени  (фиг.1), соответствующие положительным единичным приращени м величины А пТ, представленной в унитарном коде, через пересчетную схему 29 поступают на один из двух входов элементов 13 и 16 ИЛИ обеих след щих систем, а импульсы с выхода 24 блока 21 сравнени , соответствующие отрицательным единичным приращени м величины , через эту же пересчетную схему 29 поступают на один из двух входов элементов 14 и 15 ИЛИ обеих след щих систем. При этом общее число импульсов (с учетом знака), поступивших на выходы пересчетной схемы 29 в течение данного п-го интервала времени t пТ, будет равно К , где К 1 - коэффициент пересчета, устанавливаемый в пересчетной схеме 29. Поэтому общее число импульсов (с учетом знака), поступивших на выходы пересчетной схемы 29 в течение всего времени рабо- ты контурной системы программного управлени , к n-му интервалу времени будет определ тьс  соотношением (13).

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Импульсы с выхода пересчетной схемы 29, соответствующие положительным единичным приращени м величины через элемент13 ИЛИ каждой след щей системы поступают на входы сложени  соответствующих реверсивных счетчиков 3 и через элемент 16 ИЛИ - на входы вычитани  соответствующих реверсивных счетчиков 4. Импульсы с выхода пересчетной схемы 29, соответствующие отрицательным единичным приращени м величины А пТ через элемент 14 ИЛИ каждой след щей системы поступают на входы вычитани  соответствующих реверсивных счетчиков 3 и через элементы 15 ИЛИ - на входы сложени  соответствующих реверсивных счетчиков 4. На эти же входы реверсивных счетчиков 3 и 4 след щей системы по координате х через элементы 13-16 ИЛИ поступают также импульсы , соответствующие единичным положительным и отрицательным приращени м текущей ошибки (5x(t) данной след щей системы , а на эти же входы реверсивных счетчиков 3 и 4 след щей системы по координате у через элементы 13-16 ИЛИ поступают импульсы, соответствующие единичным положительным и отрицательным приращени м текущей ошибки dy(t) след щей системы по координате у. При этом импульсы, соответствующие положительным единичным приращени м текущих ошибок (5Х и 5у поступают с выхода элемента 11 ИЛИ через элемент 13 ИЛИ на вход сложени  реверсивного счетчика 3 и через элемент 15 ИЛИ на вход сложени  реверсивного счетчика 4. Импульсы, соответствующие отрицательным единичным приращени м ошибок бх и 5у с выхода элемента 12 ИЛИ поступают через элемент 14 ИЛИ на вход вычитани  реверсивного счетчика 3 и через элемент 16 ИЛИ на вход вычитани  реверсивного счетчика 4, В результате в конце каждого интервала времени t пТ в реверсивных счетчиках 3 и 4 получаютс  в параллельном двоичном коде величины, определ емые соотношени ми (9Н12).

В каждый дискретный момент времени т пТ импульсом с выхода 19 управл емого генератора 18 в зависимости от состо ни  триггера 8 знака направлени  заданного движени  по координате у содержимое реверсивного счетчика 3 или реверсивного счетчика след щей системы по координате х в пр мом параллельном коде через соответствующий вход передачи параллельного кода блока 9 вентилей этой же след щей системы передаетс  в реверсивный счетчик 2 данной след щей системы. Аналогичным бразом в тот же момент времени этим же

импульсом в зависимости от состо ни  триггера 8 знака направлени  заданного движени  по координате х содержимое реверсивного счетчика 3 или реверсивного счетчика 4 след щей системы по координа- те у в пр мом параллельном коде через соответствующий вход передачи параллельного кода блока 9 вентилей этой же след щей системы передаетс  в реверсивный счетчик 2 данной след щей системы, Пере- дача содержимого одного из двух реверсив- ных счетчиков 3 или 4 осуществл етс  следующим образом. В том случае, когда триггер 8 знака направлени  заданного движени  по координате у находитс  в со- сто нии О, в зависимости от состо ний триггеров разр дов реверсивного счетчика 4 след щей системы по координате х импульс, поступающий на управл ющий вход 38 (фиг.2) блока 9 вентилей (фиг.1), че- рез элементы 30 И (фиг.2) и элементы 32 ИЛИ подаетс  на нулевые входы соответствующих триггеров разр дов реверсивного счетчика 2 (фиг.1) след щей системы по координате х или через элементы 33 И (фиг.2) и элементы 35 ИЛИ - на единичные входы соответствующих триггеров разр дов того же реверсивного счетчика 2 (фиг.1) этой же след щей системы. Если же триггер 8 знака направлени  заданного движени  коорди- наты у находитс  в состо нии 1, то в зависимости от состо ни  триггеров реверсивного счетчика 3 след щей системы по координате х импульс, поступающий на управл ющий вход 38 (фиг.2) блока 9 венти- лей (фиг.1) через элементы 31 И (фиг.2) и элементы 32 ИЛИ подаютс  на нулевые входы соответствующих триггеров разр дов реверсивного счетчика 2 (фиг.1) след щей системы по координате х или через элемен- ты 34 И (фиг.2) и элементы 35 ИЛИ - на единичные входы соответствующих триггеров разр дов этого же реверсивного счетчика 2 (фиг.1). В том случае, когда триггер 8 знака направлени  заданного движени  по координате х находитс  в состо нии О, в зависимости от состо ни  триггеров разр дов реверсивного счетчика 3 след щей системы по координате у импульс, поступающий на управл ющий вход 38 (фиг.2) блока 9 вентилей (фиг.1), через элементы 30 И (фиг.2) и элементы 32 ИЛИ подаетс  на нулевые входы соответствующих триггеров разр дов реверсивного счетчика 2 (фиг.1) след щей системы по ко- ординате у или через элементы 33 И (фиг.2) и элементы 35 ИЛИ - на единичные входы соответствующих триггеров разр дов того же реверсивного счетчика 2 (фиг.1). Если же триггере знака направлени  заданного движени  по координате х находитс  в состо нии 1, то в зависимости от состо ний триггеров разр дов реверсивного счетчика 4 след щей системы по координате у импульс , поступающий на управл ющий вход 38 (фиг.2) блока 9 вентилей (фиг.1), через элементы 31 И (фиг.2) и элементы 32 ИЛИ подаетс  на нулевые входы соответствующих триггеров разр дов реверсивного счетчика 2 (фиг.1) след щей системы по координате у или через элементы 34 И (фиг.2) и элементы 35 ИЛИ - на единичные входы соответствующих триггеров разр дов этого же реверсивного счетчика 2 (фиг.1). В результате в каждый дискретный момент времени t пТ с интервалом времени Т в

зависимости от знака sign

d yi dt

направлени  заданного движени  по координате у в реверсивный счетчик 2 след щей системы по координате х заноситс  содержимое реверсивного счетчика 3 или 4 след щей системы по координате х, определ емое выражением (9) или (10) соответственно, а в

зависимости от знака sign

d xi dt

направлени  заданного движени  по координате х в реверсивный счетчик 2 след щей системы по координате у заноситс  содержимое реверсивного счетчика 3 или 4 след щей системы по координате у, определ емое выражением (11) или (12) соответственно.

При этом, в случае, когда sign +1, в

реверсивный счетчик 2 след щей системы по координате х передаетс  содержимое реверсивного счетчика 4 этой же след щей

системы. Если же sign -1, то в реверсивный счетчик 2 след щей системы по координате х передаетс  содержимое реверсивного счетчика 3 этой же след щей

d xi

системы. В том случае, когда sign

d t

+1, в реверсивный счетчик 2 след щей системы по координате у передаетс  содержимое реверсивного счетчика 3 этой

г-, d xi

же след щей системы. Если же sign ---

d t

-1, то в реверсивный счетчик 2 след щей системы по координате у передаетс  содержимое реверсивного счетчика 4 этой же след щей системы. Таким путем в каждый дискретный момент времени t пТ в реверсивных счетчиках 2 обеих след щих систем устанавливаютс  величины и , определ емые соответственно выражени ми:

sign nT,

+

dxi dt

Поскольку между двум  очередными передачами содержимых реверсивных счетчиков 3 или 4 в реверсивный счетчик 2 в течение интервала времени Т продолжают поступать через элементы 11 и 12 ИЛИ на суммирующие и вычитающие входы реверсивных счетчиков 2 импульсы с выходов ин- терпол тора 17 и датчиков 7 положени , то в течение указанного интервала времени содержимое реверсивного счетчика 2 след щей системы по координате х измен етс  одновременно с каждым единичным изменением текущей ошибки 5x(t), а содержимое реверсивного счетчика 2 след щей системы по координате у измен етс  одновременно с каждым единичным изменением величины текущей ошибки 5y(t). Если же учесть, что в каждый дискретный момент времени t nT в реверсивных счетчика 3 или 4 устанавливаютс  величины и , определ емые выражени ми (14), то в результате в интервале времени (n-1)T t nT в реверсивных счетчиках 2 след щих систем образуютс  величины ok(t) и Oy(t), определ емые выражени ми (5). Поскольку величина в выражени х (5) определ етс  согласно формуле (13), то выражени  дл  величин 7x(t) и Oy(t) окончательно приобретают вид, определ емый соотношени ми (1). В результате в реверсивных счетчиках 2 след щих систем формируютс  управл ющие сигналы ok(t) и Oy(t), содержащие кроме сигналов о текущих ошибках 5x(t)n 5y(t), дополнительные корректирующие сигналы, которые согласно формулам (1) и (2) .непосредственно завис т от ошибки воспроизведени  контура .

Из формул (1) видно, что управл ющие сигналы ok и Оу образуютс  путем периодического добавлени  к сигналам ошибок (5Х и 5у в моменты времени t nT (с соответствующим знаком) сигналов, пропорциональных величине . Такое добавление приводит к перемещению точки г (фиг.8) в направлении к точке Р 2 . Это перемещение будет продолжатьс  до тех пор, пока не будет выполнено условие 0, т.е. пока ошибка воспроизведени  е (т.) по модулю превышает величину максимально допустимой ошибки е0 . После того, как становитс  меньше или равной ЕО , т.е. когда , согласно (2), Јо .добавление сигналов, пропорциональных величине

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

, прекратитс . При этом точка 2 попадает в пределы трубки динамической точности шириной 2 е0. В результате, как былс описано выше, происходит воспроизведение контура с максимально возможной скоростью , определ емой частотой f (3).

Дл  проверки работоспособности предлагаемого технического решени  проводилось моделирование контурной системы программного управлени  на ЭВМ ВЭСМ-б. Моделировалось воспроизведение криволинейного контура, представл ющего собой окружность с радиусом, равным 100 мм. При моделировании цена одной двоичной единицы перемещени  была выбрана равной 0,025 мм, а частота F 40000 импульсов в секунду. Результаты моделировани  представлены на фиг.9 сплошными лини ми. Дл  сравнени  на этой же фигуре штриховыми лини ми показаны результаты моделировани  системы, выбранной в качестве прототипа . Сравнение показывает, что при одной и той же заданной величине максимально допустимой ошибки, равной е0 0,1 мм, скорость V воспроизведени  в предложенной системе автоматически устанавливаетс  равной 1000 мм/с, а в системе-прототипе - 120 мм/с. При этом ошибка Ј воспроизведени  контура и в предложенной системе и в системе-прототипе не превосходит заданной величины максимально допустимой ошибки е0 , но показатель добротности в предлагаемом техническом решении в п ть раз выше по сравнению с таким же показателем в устройстве-прототипе.

Таким образом, введение новой совокупности функциональных блоков и св зей между ними, выгодно отличает предлагаемое техническое решение от известного решени , поскольку оно позвол ет существенно повысить показатель добротности системы. При этом повышение показател  добротности обеспечиваетс  путем введени  достаточно простых и однотипных функциональных узлов и элементов цифровой вычислительной техники - логических элементов, счетчиков и пересчетных схем, Это позвол ет в конечном счете значительно расширить область применени  контурной системы программного управлени , включа , в частности, прецизионную обработку деталей криволинейной формы с достаточно большой скоростью.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Контурна  система программного управлени , содержаща  след щую систему по каждой из двух координат, состо щую из первого реверсивного счетчика импульсов, первого коммутатора, последовательно сое- jjHHeHHbix второго реверсивного счетчика

   импульсов, цифроаналогового преобразовател , привода и датчика положени  исполнительного механизма, а также интерпол тор, управл емый генератор импульсов , блок сравнени ,вход установки которого соединен с выходом блока задани  максимально допустимой ошибки воспроизведени , а выход передачи величины ошибки воспроизведени  контура соединен с входом управл емого генератора импульсов , причем суммирующие входы первого и второго реверсивных счетчиков импульсов каждой след щей системы объединены между собой и через первый элемент ИЛИ подключены к первому выходу приращений интерпол тора и первому выходу датчика положени  исполнительного механизма след щей системы, вычитающие входы первого и второго реверсивных счетчиков импульсов объединены между собой и через второй элемент ИЛИ подключены к второму выходу приращений интерпол тора и второму выходу датчика положени  исполнительного механизма след щей системы, вход передачи параллельного кода второго реверсивного счетчика импульсов каждой след щей системы соединен с первым выходом первого коммутатора той же след щей системы , первые управл ющие входы первых коммутаторов обеих след щих систем объединены между собой и подключены к первому выходу управл емого генератора импульсов, второй выход которого соединен с информационным входом интерпол тора , отличающа с  тем, что, с целью повышени  показател  добротности системы , в нее введены два двоичных умножител , блок вычислени  ошибки воспроизведени  контура и пересчетна  схема, а кажда  след ща  система содержит второй коммутатор, третий и четвертый реверсивные счетчики импульсов, третий, четвертый, п тый и шестой элементы ИЛИ и триггер знака направлени  заданного движени , второй и третий входы коммутатора каждой след щей системы соединены с соответствующими информационными входами блока вычислени  ошибки воспроизведени  контура, а второй и третий управл ющие входы подключены к соответствующим выходам триггера знака направлени  заданного движени  по координате другой след щей системы, первый и второй входы передачи параллельного кода первого коммутатора соединены соответственно с выходами разр дов третьего и четвертого реверсивных счетчиков импульсов своей след щей системы, суммирующие

   входы третьего и четвертого реверсивных счетчиков импульсов каждой след щей системы соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов ИЛИ

   своей след щей системы, вычитающие входы третьего и четвертого реверсивных счетчиков импульсов каждой след щей системы соединены соответственно с выходами п того и шестого элементов ИЛИ своей след щей системы, первые входы третьего и четвертого элементов ИЛИ каждой след щей системы объединены с суммирующими входами первого и второго реверсивных счетчиков импульсов след щей системы,

   первые входы п того и шестого элементов ИЛИ след щей системы объединены с вычитающими входами первого и второго реверсивных счетчиков импульсов след щей системы данной координаты, вторые входы

   третьего и шестого элементов ИЛИ след щих систем объединены между собой и сое- динены с соответствующим выходом пересчетной схемы, первый вход которой соединен с первым выходом приращений

   блока сравнени , вторые входы четвертого

   и п того элементов ИЛИ след щих систем

   „объединены и соединены с соответствую«щим выходом пересчетной схемы, второй

   вход которой соединен с вторым выходом

   приращений блока сравнени , подключенного вторым и третьим информационными входами к выходам блока вычислени  ошибки воспроизведени  контура, группа входов которого соединена с выходами соответствующих двоичных умножителей, причем вход передачи параллельного кода каждого двоичного умножител  подключен к первому выходу второго коммутатора соответствующей след щей системы, а первый и

   второй управл ющие входы соединены соответственно с единичным и нулевым входами триггера знака направлени  заданного движени  по координате другой след щей системы и подключены к первому и второму

   выходам другой координаты интерпол тора , второй и третий выходы вторых коммутаторов соединены с соответствующими информационными входами блока вычислени  ошибки воспроизведени  контура, управл ющие входы вторых коммутаторов объединены между собой и соединены с входами начальной установки первого и второго двоичных умножителей и блока сравнени  и с первым выходом управл емого

   генератора импульсов, а соответствующие входы передачи параллельного кода коммутаторов соединены с выходами разр дов первых реверсивных счетчиков импульсов.

   Sf

   A 5/i. 26

   i

   0Л7 5/7.

   Qm. Sji. Л

   /r . //

   L

   L

   1

   От 6л. 10

   T

   Qm 6л. 10

   Фиг.5

   I j

   TTTT

   I

   ГТ

   i

   Dm 5л. 28

   i II

   .,I

   J/l-

   .n

   I

   L

   /7/77 Ли

   5/Л Л7. J

   Фи 2.4

   От $л. IS {It

   L

   РигУ

   К & 2f

   Фиг.ё

   23

   Ik

   U/i.lS 22

   J

   S3

   J

   От б/i. 2S

   От.Fa. tf

   К f/t. 11

   -. w

   И

   13

   От fл. 21Фиь.7

   Я

   Uff

   0,1 ul 0,3 o,it o,$ &pen(c) S

   0

   9ui9