фиг. 1
2. Устройство по П.1, о т л и чающеес тем, что механизм регулировани содержит первый и второй квадраторы, соединенные входами со вторым и третьим входами механизма регулировани , а выходами - с пер- ровани .
вым и вторым входами дели-тел , соединенного выходом с первым входом умножител , соединенного вторым входом и выходом соответственно с первыми входом и выходом механизма регули
, Изобретение относитс .к управлению металлорежущими технологическими процессами и .жет быть применено при управлении металлорежущими станками. Цель изобретени - повышение дин . мичеекой точности устройства. На фиг« 1 предстаэлена 4ункциональна схема устройства;на фиг,2- струк- турна схема механизма регулировани . Устройство содержит технологический процесс 1,задатчик2 размера детали,д чик 3размера детали,измеритель4 рассогласовани , блок 5управлени ,механизм 6 регулировани , блок 7 определени среднеквадратичного отклонени источник 8-- опорного сигнала, устройс во 9 управлени технологическим процессом , первый и второй квадраторы IО и П , делитель 12, умножитель 13 процесс 14 обработки, сумматоры 15и16, ho - выходной сигнал задатчика размера детали 2, т.е. сигнал задани - заданный размер детали , X(j - выходной сигнал датчика 3 размера детали, т.е. регулируема величина - действительный размер детали, f« - выходной сигнал измерител 4 рассогласовани т.е. сигнал рассогласовани j А - выходной сигнал блока 5 управлени А - выходной сигнал источника 8 опо ного сигнала, du - выходной сигнал блока 7 Определени среднеквадратичного отклонени 7, выходной сигнал механизма 6 регулировани , т.е. сигнал управлени , /И - сигнал возмущени . Устройство работает следующим образом . . Обрабатьшаема деталь поступает на позицию обработки металлорежущего станка, и обрабатываетс до заданного размера детали Ьо , установленного , в процессе предпусковой наладки металлорежущего станка. В данном случае под технологическим процессом понимаетс процесс обра- . ботки детали на металлорежущем станке . Операци предпусковой наладки станка на заданной размер детали h на фиг. I условно изображена в виде функциональной св зи между задатчиком размера детали 2 и технологическим процессом 1 . При обработке 1. -ой детали на технологический процесс 1 воздействует управл ютий сигнал (п) с выхода устройства:УПравлени технологическим процессом, полученный на основе измерени размера (г-П-ой детали, и сигнал возмущени /U(n) . Сигнал управлени rf(n) воздействует- на привод перемещени инструмента станка, оказыва тем самым воздействие на технологический процесс I. Учитыва то, что технологический процесс 1, т.е. металлорежущий станок в процессе обработки детали представл ет собой простой сумматор, можно записать выражение регулируемой величины Хц (п) дл п -ой детали в следующем виде , X,j(n) My(n)+((nbho ,, .(/} -де (п) - сигнал управлени ; NO сигнал задани ; (lJij(p) сигнал возмущени , имеющего случайный характер. . Датчик 3 размера детали измер ет азмер П -ой детали и формирует на воем выходе сигнал, пропорциональый этому размеру. Выходной сигнал X у ( п) датчика 3 размера детали оступает на вход измерител 4 расогласовани , на второй вход кото- ого поступает сигнал задани h, выхода задатчика 2 размера детал1н., 3 На выходе измерител 4 рассогласовани 4 формируетс сигнал рассогласовани fu п) вида jjUl-Xytnl-b,,. (2) Учитыва выражени 1 и 2 ) можно записать выражение дл сигнала рассогласовани fij(n) в виде e.j( (З) Сигнал рассогласовани i (п) состо щий из двух составл кицих: си нала возмущени (Ц« (г и управлени g(n) с соответствующими коррел ционными функци ми и спектральными плотност ми, поступает на первый вход блока 4 управлени и вход блока 7 определени среднеква ратичного отклонени . В зависимости от величины сигнала рассогласовани а (п) блок 5 управлени фор рует свой выходной сигнал А по определенному алгоритму, например, по алгоритму вида + ЗА ) 3 5 + 2А е,, + А бг vEytnl f, , О ,,(4) -А -е, , -2А ,, -ЗА ejie,j(n), где А - выходной сигнал источника опорного сигнала, С гг уровни срабатывани блока управлени . Выходной сигнал А блока 5 управ лени поступает на вход механизма регулировани , который формирует на своем выходе сигнал (п) управ лени . Отыщем алгоритм работы механиз ма 6 регулировани . Как и большинство технологическ процессов процесс механической обработки детали вл етс дискретным поэтому используем дл нахождени алгоритма механизма 6 регулировани преобразование. Запишем передаточную функцию устройства 9 управлени технологическим процессом, оптимал ную по критерию минимума среднеква ратичного отклонени сигнала рассо ласовани вц(п) , выразив ее чере соответствующие спектральные плотности U) PgeC) Т СгиФч т) (Z - оптимальна передаточна функци устройства 9 управлени технологическим процессом; Pgg-()- взаимна спектральна плотность сигнала управлени (п} и сигнала рассогласовани fu (п) , подаваемого на вход блока. 4 управлени ; ipx- (Z}- спектральна плотность ° сигнала управлени g(«V; Чи (2) - спектральна плотность случайного . сигнала возмущени ч( Ф (2) - спектральна плотность сигнала рассогласовани f у Сп) ; - оператор дискретного преобразовани . овании законов статистики имеем ). (6) ьку ф (щ) - четна функци от W , то (ы1 .О, (7) овательно, gч g)o - (8) да выражение (5) с учетом C7J i ожно записать в виде Ф W ) o.U) )-Pi)UV (z смотрим общий случай формиро- , сигнала управлени , когда велипропорциональна сигналу рассогни ч() т.е. пропорциональичине отклонени действительазмера детали (п) от зао размера детали h. Величиодного сигнала А блока 5 упи определ етс в соответсталгоритмом (4), т.е. таг -се как отипе, рототипе сигнал А подаетс на ривода перемещени инструменкотором он преобразуетс в имую последовательность, частота 5 и длительность импульсов которой пр ставл ют собой случайную стационарную функцию, подчин ющуюс закону .Пуассона и имеющуто спектральную плотность вида 4co +4i2) Спектральна плотность веро тных сигналов А , определенна с помощью t - преобразовани , имеет вид О ф т --dshSvAt, (11) ff (z-d)) - где d - корень знаменател , - врем обработки одной детали. На основании многочисленных статистических исследований, слу чайный сигнал возмущени |Уи (h) в данном простейшем случае может быть представлен в виде стационарного (или квазистационарного) случайного сигнала, спектральна , плотность .которого имеет вид 7Соб Ш) среднеквадратичного отклонени сигнала рассогласовани 6(j (п) ; ot - показатель существенной коррел ции при действии случайного сигнала возмущени . fUij (п). Спектральна плотность случайног сигнала возмущени /Ui ( ) , выраженна через Z - преобразование с учетом времени обработки одной детали имеет вид c hciuo., ;(1.3) Ст-с)(х--с) где С -корень знаменател . Обща спектральна плотность слу чайного сигнала возмущени |«(п) и сигнала управлени g (и) имеет вид.. )). (,4). . Многочисленные исследовани , про веденные в данной области свидетельствуют б том, что при управлении технологическим процессом с кон ролем каждой обрабатываемой детали 126 и с формированием сигнала управлени ((п) в том случае если любой (один ) размер обрабатываемой детали выйдет за пределы допуска, частота формировани сигнала управлени $ (h) совпадает с частотой выхода размера детали за пределы допуска на обработку . Отсюда следует, что в этом случае всегда выполн етс условие 2 и соответственно При управлений технологическим процессом по статистическим параметрам|i погрешности устройства управлени технологическим процессом имеют меньшее значение. Поэтому условие (15). позвол ет учесть максимальное вли . ние возникаюпгих погрешностей. Упроп а выражение (5) в соответствие с Указанньми Bbmie предположени ми получим выражение дл передаточной функции WQ (j) устройства управлени технологическим процессом NonU)На основании выражени С16) можно получить общую зависимость между отображени ми сигнала управлени g (z) и сигнала рассогласовани , котора имеет вид Von(2 Из выражени (17) можем получить выражение дл отображени сигнала управлени (t: : 2 ). (18) Как следует из выражени (18), отображение сигнала управлени 6 (т:) всегда пропорционально отображению сигнала рассогласовани (;) , т.е. отклонению действительного размера детали Ху(п) от заданного размера детали ti причем коэффициент пропорциональности определ етс выходными сигналами А и О.у источника опорного сигнала 8 и блока 7 определени среднеквадратичного отклонение. Учитыва (3) в данном случае имеем , :C)(T)l.; (19) После соответствующих преобразований выражение (18) при нулевых начальных услови х получаем выраже|Нме дл сигнала управлени ь) %Ы()В общем случае при использовании в блоке 4 управл1ени известного алгоритма , например типа (4), формирующего сигнал А в зависимости от сигнала рассогласовани f(j(n) , и учитыва выражение (l 9) получаем окончательное выражение дл сигнала управлени ig(n) ; --А gin) (21) Величина выходного сигнала i бло ка 4 управлени определ етс i по алгоритму (4), величина сигнала А задаетс источником 8 опорного сигн ла, среднеквадратичное отклонение б сигнала рассогласоваии ,так же определ етс по известной методи ке по коиечному или скольз щему чис лу обработанных деталей, но не мене двадцати деталей в выборке. Таким образом, получаем выражени дл алгоритма (20), по которому раб тает механизм регулировани 6. В со ответствии с алгоритмом (20) разработана структурна схема механизма регулировани (фиг.2). С выхода мехаиизма 6 регулировани сигнал упра лени поступает на вход привода пер мещени инструмента станка, которьА измен ет положение инструмента отно сительно обрабатываемой детали. В дальнейшем процесс обработки повтор етс . В качестве примера, по си ющего приицип работы механизма 6 регулировани , можно рассмотреть управление техиологическим процессом механической обработки детали, при кото ром блок 4 управлени работает по алгоритму, пороговые уровни которого равны 8 0,10 мм; f «0,20 м « 0,30 мм. 115331 5 10 8 В соответствии с указанным алгоритмом блока 4 управлени профрезирована парти зычковых трикотажных игол с ручной настройкой сигналу упг равлени (nV На основании статис тической обработки случайного сигнала (размера обрабатываемой детали/ получаем: математическое ожидание достаточно близкое к нулю гпп 0,3 мкм, среднеквадратичное отклонение 6,9 мкм. ( При использовании в устройстве управлени технологическим процессом алгоритма (20) выходной сигнал блока 4 управлени скорректирован в соответствии с выражением (21), т.е. механизм регулировани 6 обеспечивает деление квадрата выходного сигнала А источника 8 опорного сигнала На квадрат среднеквадратичного отклонени du сигнала рассогласовани frf (п) с последующим умножением на вь1х.одной сигнал А блока .4 управлени . Согласно выражению (21)определим скорректированный сигнал управлени (п) дл случа фрезировани пазов трикотажных игол в соответствии . с именицимис параметрами технологического процесса | г 6 ,756. С использованием скорректированного таким образом сигнала управле .ни быпа профрезероваиа парти игл. Статистическа обработка дала следующие результаты: т и -0,6 мкм, jd 5,3 мкм. Параметры точности процесса свидетельствуют о том, что с использованием скорректированного сигнала управлени рассеиваине размеров J oлoжeни паза иглы уменьшаетс путем исключени из обклей погреш-: иости обработки случайной функциональной составл ющей. Использование изобретени позвол ют повысить динамическую точность системы примерио на 20% за счет иезиачительного ухудшени ее статической точности на 50%.