SU985760A1 - Устройство дл управлени синхронно перемещающимис механизмами станка - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННО

ПЕРЕМЕЩАЮЩИМИСЯ МЕХАНИЗМАМИ СТАНКА

1

Изобретение относитс  к автоматическому управлению и предназначено дл  уп .равленин станками, имеющими портальную Срамную) конструкцию. Оно может быть также использовано в других отрасл х техники, где требуетс  синхронное перемещение двух и более объектов.

Известно устройство дл  управлени  синхронно перемещающимис  объектами, содержащее блок ввода программы, первый и второй приводы с датчиками скорости вращени  двигателей, первый и второй позиционные датчики, преобразователь, блок сравнени , блок временной задержки .и сумматор 1 .

Такое устройство управл етс  заданием величины и скорости перемещени  обеих сторон портала от одного канала устройства числового программного управлени , т. е. задание программируетс  дл  одного привода.

Введение в канал управлени  блока временной задержки и зависимого управлени  скоростью привода второй стороны портала от скорости привода первой стороны портала позвол ет уменьшить посто нное рассогласование положений обеих сторон портала и согласовать характеристики приводовв переходных режимах.

Однако данное устройство обладает недостаточной точностью и быстродействием, так как сигнал задани  на второй канал поступает позже, чем на первый. Кроме

to того, точность системы ухудшаетс  при изменении параметров каналов и при воздействии нагрузки. .Известно также устройство дл  синхронного управлени  исполнительными ме15 ханизмами, содержащее входную, шину, интегратор и каналы управлени , каждый из которых состоит из последовательно соединенных дифференциального усилител , релейного элемента, исполнительного ме20 ханизма, датчика перемещени , а также согласующих элементов С 1

Синхронизаци  в системе достигаетс  за счет формировани  на инвертирующих входах дифференциальных усилителей дополнительных сигналов, действующих на изменение пололшний исполнительных механизмов Б сторону выравнивани . Однако данное устройство обладает невысокой точностью синхронного перемещени  в услови х возмущений, действующих на исполнительные механизмы. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство- дл  регулировани  ско- рости вращени  двухдвигательного привода которое содержит блок задани  перемещени  и два канала регулировани , каждый из которых состоит из регул торов, привода , блоков сравнени , блока масштабных коэффициентов, нелинейных усилителей и датчиков скорости и положени , осуществл ющих идентификацию состо ни  объекта управлени . Сигнал управлени  формируетс  за счет сравнени  сигналов с датчиков скорости каждого канала, а также сигналов с датчиков положени  с последующим формированием линейной комбинации разностей , котора  через нелинейный усилитель поступает, на входы регул торов приводов Однако известное устройство имеет недостаточную точность и быстродействие в услови х изменени  параметров каналов и возмущений, действующих на механизмы Цель изобретени  - повьпиение точности и быстродействи  устройства в услови х изменени  параметров каналов и воз мущений, действующих на механизмы. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство (2 ) , содержащее блок задани  перемещени  и по числу механизмов - каналы регулировани , каждый из которых содержит п блоков сравнени , по следовательно соединенные расположен- ный на механизме датчик положени , регу л тор положени , привод, датчик частоты вращени  двигател , идентификатор состо  ни , последовательно соединенные блок масщтабных коэффициентов, нелинейный усилитель, подключенный выходом к второ му входу привода, третий вход которого соединен, с выходом датчика частоты вращени  .двигател , первый, второй, ,,, Ии п-ый вход1л блока масщтабных коэффипиентов подключены соответственно к выходам первого, второго ,,, п -1 и п -го блоков сравнени , первый вход первого бдока сравнени  соединен с выходом дат чика положени  и с вторым входом идентификатора состо ни , п -1 фыходов которого подключены соответственно к первым входам второго, третьего, ,,.п-1 и п -го блоков сравнени , вторые входы регул торов положени  каждого канала с€н. единены с выходом. блока задани  перемещени , введена обща  дл  всех каналов эталонна  модель, первый, второй, . ,, h -1 и п -и выходы которой подключены к вторым входам первого, второго,,,,п -1 и п-го блоков сравнени  каждого канала, а вход соединен с выходом блока задани  перемещени . Введение общей эталонной модели поз- вол ет производить согласование положещи механизмом не за сЧет подчинени  движени  второго механизма движению перiaoro , как в (1), и не путем введени  св зей взаимного вли ни , как это сделано в (З), а за счет непрерьтного и независимого согласовани  положений механизмов с переменными, формируемыми эталонной моделью. Изобретение по сн етс  конкретным примером выполнени  устройства. Предлагаемое устройство содержит два канала регулировани , а в формировании закона регулировани  участвуют три переменные ( п З) : положение, скорость и ускорьние перемещающегос  механизма. На фиг, 1 приведена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 электрическа  схема эталонной модели; на фиг, 3 - электрическа  схема идентификатора состо ни  ; на фиг, 4 а, б - элект. рическа  схема нелинейного усилител  и его статическа  характеристика. Устройство (фиг, 1) содержит каналы регулировани  по числу синхронно перемещающихс  механизмов, в рассматриваеп. мом случае - два канала регулировани . Первый канал регулировани  состоит из последовательно соединенных регул тора 1 положени , привода 2 с датчиком 3 частоты вращени  двигател  посто нного тока, перемещающегос  механизма 4, например одна из стоек портала в случае перемещени  двух механизмов, и Датчика 5 положени . Вход регул тора 1 положени  подключен к выходу блока 6 задани  перемещени . Выход блока 6 с входом эталонной модели 7. Вькоды датчика 3 частоты вращени  двигател  и датчика 5 положени  ПОДЕЛК чены к входам идентификатора 8 состо ни . Выход датчика 5 положени  соединен с входом регул тора 1 положени  и одним из входов первого блока 9 сравнени . Второй вход блока 9 соединен с оДиим из ыд- 598 ходов эталонной модели 7. Второй выход эталонной модели 7 подключен на один из входов второго блока 10 сравнени , к ъто- рому входу которого подключен один из выходов идентификатора 5 состо ни . Второй выход идентификатора 8 подключен к одному из входов третьего блока 11 сравнени . Второй вход блока 11 соединен с третьим выходом эталонной моде ли 7, Выходы блоков 9-11 сравнени  соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока масштабных коэффициентов 12. Выход блока 12 через нелинейный усилитель 13 соединен с третьим входом привода 2. Структура второго канала идентична. Второй канал регулировани  состоит из регул тора 14 положени , привода 15 с датчиком 16 частоты вращени  двигател  посто нного тока, перемещающегос  механизма 17 с датчиком 18 положени  Вход регул тора 14 положени  подклк чен к вьосоду блока 6 задани  перемещеВыходы датчика 16 частоты вращенш и датчика 18 положени  подключены к входам идентификатора 19 состо ни . Выход датчика 18 положени  соединен также с вторым входом регул тора 14 положени  и одним из входов блока 20 сравнени . Второй вход блока 2О соединен с первым входом эталонной модели 7 Выходы идентификатора 19 состо ни 

подключены соответственно к первым входам блоков 21 н 22 сравнени .

ВторыеВХОДЫ блоков 22 и 21 соеди .нены соответственно с вторым и третьим выходами эталонной модели 7..

Выходы блоков 20-22 сравнени  соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока масштабны коэффициентов 23, выход которого через нелинейный усилитель 24 подключен к третьему входу привода 15,

Блоки 6 и 7  вл ютс  общими дл  обоих каналов.

Блок 7 - эталонна  модель - рёализована на операционных усилител х, например серии К 140, и представл ет собой активный в общем случае фильтр п -го пор дка с настройкой, обеспечивающей желаемое качество переходного процесса.

В рассматриваемом случае (и 3) эталонна  модель реализована на 4 усилител х 25-28 (фиг. 2).

перемещени  - использованы индуктосины.

Блок 6 задани  перемещени  представл ет собой устройство числового программнсиго управлени , например, типа 2 СЧ 2.

Устройство работает следующим образом .

Блок 6 задани  перемещени  вырабатывает командный сигнал, поступающий на оба канала регулировани , которые замкнуты по положению. Этот же сигнал поступает на эталонную модель 7, предписывающую механизму желаемое движение . Эталонна  модель 7 вырабатьгоает сигналы скорости S, ускорени  S и положени  Эд (фиг. 2) перемещающихс  механизма 4 первого канала и механизма 17 второго канала. Эти сигналы подаютс  синхронно на блоки 9-11 сра&нени  первого канала и 2О - 22 второго; канала.

Claims (3)

1. Блоки 9, 10, 11, 20, 1 и 22 сравнени  служат дл  сравнени  предписываемых значений переменных перемещающегос  механизма с реальными, причем сиг6О6 Идентификатор состо ни  (8 -дп  первого канала, 19 - дл  второго канала выполнены идентично) представл ет собой электронное устройство, выполнен ное на операционных уси итеп х, например, серии К 140. В рассматриваемом-примере использо ван идентификатор состо ни  дл  восстановлени  двухпеременных движени  механизма (скорость и ускорени ), выполненный на усилител х 29-34 (фиг. 3). Блок 12 масштабных коэффициентов выполнен в виде суммируихцего операционного усилител  с трем  входами, по каждому из которых реализсжан коэффициент усилени , выбираемый из соображений устойчивости . Нелинейный усилитель 13 вьшолнен на операционном усилителе, например К 14О, в цепь обратной св зи которого введены нелинейные элементы (фиг. 4а). На фиг. 4 б представлена статическа  характеристика усилител . Регул торы 1 и 14 положени  реализованы на операционных усилител х и  вл ютс  ПИ-регул торами. 1 Приводы 2 и 15 построены по принципу подчиненного регулировани  и включают в себ  силовые тиристорные преобразователи с имцульсно-фазовым управлением и электродвигател ми посто нного тока. В качестве датчиков положени  - измерительных преобразователей линейного 798 нал положени  перемещающегос  механизма 4 (17)S|u вырабатьгоает датчик 5 ( 18) положени , а недоступные дл  измерений сигналы скорости S и ускорени  5 перемещающегос  механизма 4 (17)вдентификатор состо ни  8 (19). В CTpyicType идентификатора состо ни  предусмотрено сравнение на входе усилител  33 (фиг. .3) сигнала положени  механизма с соответствующим сигналом идентификатора состо ни . Полученна  в результате сравнени  ошибка через соответствующие коэффи1щенты усилени  подаетс  на каждый каскад модели идентифгасатора состо ни : на усилитель-интегратор 31 и на усилителыинтегратор 32,через инвертор 34. Идентификатор 8 (19) состо ни  получа  на свои входы сигналы с датчика положени  S)v/ 5 (18) и с датчика частоты вращени  двигате/х  3 (1б)ыд5,формирует оценки скорости 5 и ускорени  S перемещающегос  механизма 4 (17), недоступных измерению. Сигналы, представл ющие собой резуль тат сравнени  переменных, предписьтаемых эталонной моделью 7, с реальными ( положение) и восстановленными идентификатором состо ни  8 (19) (скорость и ускорени  перемещающегос  механизма) с выходов блоков 9, 10, 11 (2О, 21, 22) сравнени  поступают на блок 12 (23 масштабных коэффициентов, на выходе которого формируетс  линейна  комбинаци  этих разностей с коэффициентами, выбранными из услови  обеспечени  устойчивоети устройсгва. Эталинейна  комбинаци  через нелинейный усилитель 13 (24) поступает на второй вход привода 2 (15), чем обеспечиваетс  синхронное движение механизмов, след щих за движением, пред письюаемым общей дл  обоих каналов эталонной моделью 7. Таким образом, в предлагаемом устройстве синхронное перемещение механиз- , vioB обеспечиваетс  за счет сравнени  переменных , предписываемых эталонной моделью , с переменными механизма в каждом канале, что позвол ет повысить точность и быстродействие предлагаемого устройства по сравгтению с устройством (1) и устройствами, в частности (З), где 0 8 синхронное движение каналов обеспечиваетс  путем взаимного вли ни  каналов. Формула изобретени  Устройство дл  управлени  сшсхронно перемешающимис  механизмами станка, содержащее блок задани  перемещени  и по числу механизмов - каналы регулировани , каждый из которых содержит Л блоков сравнени , последовательно соединенные расположенный на механизме датчик положени , регул тор положени , привод. датчик частоты вращени  двигател , идентификатор состо ни , последовательно соединенные блок масштабных коэффициентов, нелинейный усилитель, подключенный выходом к второму входу привода, третий вход которого соединен с выходом датчика частоты вращени  двигател , первый, второй, .. .,п -1 и п -и входы блока масштабных коэффициентов подключены соорветстврнно к выходам первого, второго, ...,-п-1 и п -го блоков сравнени , первый вход первого блока сравнени  соединен с выходом датчика положени  и с вторым входом идентификатора состо ни , п -1 выходов которого подключены соответст- венно к первым входам второго, третьего, ..., П -1 и п -го блоков сравнени  вторые входы регул торов положени  каждого канала соединены с выходом блока задани  перемещени , отличающеес  с целью повышени  быстродействи  и точности устройства, оно содержит общую дл  всех каналов эталонную модель, первую, второй, ...,П -1 и П-и выходы которой подключены к вторым вхо первого, второго,..., п -1 и П чо блоков сравнени  каждого канала, а вход соединен с выходом блока задани  перемещени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N9 739477, кл. G О5 В 19/18, 1979.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 584446, кл. G,O5 Б 11/32, 1978.
3. 3.Патент ФРГ № 1285О46, кл. 21 Q 62/ЗО, опублик. 1970 (прототип ).

   .l

   Риг. 2. rO Hh