Устройство для сглаживания прерывных изменений заданного значения

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СГЛАЖИВАНИЯ ПРЕРЬЮНЫХИЗМЕНЕНИЙ ЗАДАННОГО ЗНАЧЕНИЯ, Образуемых интерполятором в устройстве числового программного управления и подаваемых на контур регулирования положения в качестве задгшщей величины, с применением элементов , обеспечив переход от старого заданного значения к новому заданному значению по заданной функциональной зависимости от времени, от личающее с я тем, что в нем предусмотрен сравниваюпщй блок 2, первый вход которого подключен к выходу интерполятора 1, интегрирующее звено 3, вход которого соединен с выходом сргшнивающего блока 2, а выход - со входом блока умножения 4, выход которого подключен к второму входу сравннвалошего блока 2, а также функциональный блок 6, -первый вход которого соединен с первым входом сравнивающего блока 2,,второй вход с выходом сравнивающего блока 2 BEJхсд - со Еторым входом блока укможения 4, а третий вход.-- с выходом источника опорного сигнала. 2- Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что функциональный блок содержит первый и второй элементы 7 и 8 образования абц. солютных величин, выход ми соединен- ® Iw ные соответственно с первым и вторым вxoдa вI элемента сложения 9, выход которого пропорциональное зве- Iff но соединен с первым входом сравни- |(мм выход которого соевающего элемента, с выходом блока, а второй вхоД-З динен с третьим входом блока, входы элементов 7 и 8 образования абсолютных величин подключены соответственно к первому и второму входам блока.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СФйййй ОМ!

РЕСПУБЛИК

„„SU„„ 1018108 A

У(50 G 05 В .19-/18 и и - х и-.", - / й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

: и й

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР и й й

: (89 ) 138448, ГДР (21) 7770704/18-24 (22) 25.07.79 .(31) WPG 05 В/207380 (32) 21.08.78

-(33) ГДР (46) 15.05.83. Вюл. 9 18 (72) Шлайхер Зигфрид, Келлер Ехен и Улеман Бернд (ГДР) (71) Феб Нумерик Карл Маркс (ГДР) (53) 62-503.55(088.8) (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СГЛАЖИВА

НИЯ ПРЕРЫВНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ЗАДАННОГО

ЗНАЧЕНИЯ, образуемюс интерполятором в устройстве числового программного управления и подаваемых на контур регулирования положения в качестве задающей величины, с применением элементов, обеспечивающих переход от старого заданного значения к новому заданному значению по заданной функциональной зависимости от времени, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в нем предусмотрев сравнивающий блок

2, первый вход которого подключен к выходу интерп пятора 1, интегрирующее звено 3, вход которого соединен с выходом сравнивающего блока 2, а

° выход - со входом блока умножения 4, выход которого подключен к второму входу сравниваююего блока 2, а также функциональный блок б, -первый вход которого соединен с первым входом сравнивающего блока 2,,второй входс выходом сравнивающего блока 2 выход — со вторым входом блоха уькожения 4, а третий вход. - с выходом ис.точника опорного сигнала.

2. Устройство по s. l, о т л ич а ю щ е е с я тем, что функциональный бпок содержит первый и второй элементы 7 и 8 образования абсолютных величин, выходами соединен- Е ные соответственно с первым и вторьм входамн элемента сложения 9, выход которого через пропорциональное зве- унцию но соединен с первым входом сравни- %ease вающего элемента, выход которого соЕ динен с выходом блока, а второй вход-Я с третьим входом блока, входы элементов 7 и 8 образования абсолютных величин подключены соответственно к фэиа, первому и второму входам блока.

1018108

Для того, чтобы контур регулирования положения, на который подано задающее воздействие, обеспечил высокую точность позиционирования при коротком времени позиционирования, производится сглаживание прерывных характеристик заданного значения ско.

25 рости, чем достигается уравнивание характеристики ускорения заданного значения с той характеристикой уско- З0 рения заданного значения, которую может реализовать привод контура регулирования положения. Однако при этом не приводится схема для практической реализации указанной взаимо- 35 связи, Известно устройство позиционирования (неакцептованная заявка ФРГ

У 2420284), которое выполняет трапецеидальную характеристику скорости 40 при разгоне и торможении. Трапецеи-. дальная характеристика скорости уже в определенной мере сглаживает скачкообразное изменение заданного значения ° 45

Однако в этом устройстве остаются еще имеющиеся места разрыва непрерывности в начале и в конце трапеции.

Кроме того, требуются особые затраты, чтобы устройство позиционирования соблюдало баланс пути перемещения, Известно также устройство для непрерывного задания скачкообразно изменяющегося заданного значения контура регулирования (акцептованная заявка ФРГ 9 1513190), содержащее потенциометр, на полэунковом контакте которого при передвижении его вырабатывается трапецеидальная характеристика заданного значения. Разрывы непрерывности в начале и в конце тра-60 пеции сглаживаются в том случае, если обмотка потенциометра выполнена

s виде функциональной обмотки с нелинейной функциональной зависимостью от времени.

Изобретение относится к устройствам числового программного управления любого назначения.

Известно ("Werkstattstechnik",р.

1975, 9 11, с. 689, 690), что при процессах позиционирования на станкам с числовым программным управлением споссб задания задающего воздействия имеет большое влияние на достигаемую точность позиционирования.

Эта связь действует тем сильнее, чем ,выше скорость позиционирования. При" вод может реагировать на скачкообразное задание нового заданного значения скорости максимальным воэможным ускорением и при достижении новой заданной позиции максимальным ,возможным торможением.

Однако укаэанным приводом нельзя осуществить подход в новую заданную позицию без перерегулирования. 70

Данное устройство защищает от разрывов непрерывности в характеристике заданного значения только при полном управлении функциональной обмотки, т.е. при скачке заданного значения определенной величины. Скачки заданного значения других значений требуют иных передвижений ползунка потенциометра, поэтому сглаживание разрывов непрерывности в начале и в конце трапеции, обусловленное функциональной обмоткой, не действует.

Этим возможность прим.нения такого устройства ограничена только на скачок заданного значения на определенную величину, что совершенно непригодно для применения в контурных устройствах числового программного управления. Кроме того, требуются еще особые затраты, чтобы обеспечить точный баланс пути перемещения, который должно обеспечить устройство ,числового программного управления.

Известно(Werkstattstechnik, 1977, 9 7, с. 379), что при позиционировании, оптимированном по времени, можно дискретным способом определить начало торможения и регулирование замедления торможения и использовать для этого в качестве исходных величин максимальное ускорение, мгновенную скорость, оставшуюся величину перемещения и требуемую путь торможения, и устанавливать взаимную связь между ними.

Необходимое для этого время вычисления допускает только ограниченную точность вычисления, так как погрешность при позиционировании не должна превышать определенную величину, то по крайней мере в конце позиционировании перемещение по оставшемуся пути происходит с более низкой скоростью, определяющуюся погрешностью вычисления. Этим нарушается оптимальная по времени характеристика процесса торможения.

Цель изобретения - улучшить сглаживающий эффект схемы для сглаживания прерывных изменений заданного значения, а также уменьшить затраты на вычисление в целом для оптимального по времени позиционирования.

Недостатки, описанные в характеристике известных технических решений, имеют свою причину в отсутствии выполнения сглаживания прерывного изменения заданного значения переменной величины.

Поэтому. в основу изобретения положена задача создать устройство для сглаживания прерывных изменений заданного значения, которые в устройстве числового программного управления вырабатываются интерполятором и которые подаются в контур регулирования положения в качестве задающей

1018108

5 !

О

На фиг.l. приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — характеристики .заданных значений и коэффициента усиления во вре-55 менной зависимости и относительно друг друга.

К .интерполятору 1 устройства числового программного управления подключен,уменьшаемый вход.сравнивающе- 60 го блока 2. Интегрирующее звено 3 соединено с выходом блока 2, первый вход блока 4 умножения соединен с выходом интегрирующего звена 3. Контур 5 регулирования положения уст- g5 величины, применяя при этом элементы, обеспечивающие переход от старого заданного значения к новому заданному значению в функциональной вреьюнной зависимости, при которой за счет сглаживания устраняются разрывы непрерывности в характеристиках заданного значения независимо от величи ны изменения заданного значения, не требуются особые затраты для обеспечения баланса пути перемещения и для уменьшения разбросов погрешности перемещения.

Цель достигается тем, что в уст» ройстве для сглаживания прерывных изменений заданного значения предусмотрены сравнивающий блок, уменьшаевнй вход которого подключен к выходу интерполятора, интегрирующее звено, подключенное после блока образования .разности, блок образования произведения, соединенный через его первый вход с выходом интегрирующего звена, обратная связь с выхода блока образования произведения на вычитаемяй . вход сравнивающего блока, а такме функциональный блок, первый и второй вход которого по отдельности соединены с одним из входов или с выходом сравнивающего блока и выход которого соединен с вторьм входом блока образования произведения.

При исполнении функционального блока и при подключении первого входа к уменьшаемому входу и второго входа к выходу сравнивающего блока функциональный блок имеет на входе два элемента образования абсолютных величин„ после которых включен элемент сложения с последующим пропорциональным звеном и на выходе имеется элемент вычитания, уменьшаемый вход 40 которого подключен к .источнику опор- . ного сигнала и вычитаеьилй вход которого подключен к выходу пропорционального звена.

Эта схема сглаживает быстрые из» 45 менения заданного значения, возникающие. в местах разрыва непрерывности любой характеристики заданного значения. При этом медленные изменения заданного значения не подлежат 50 существенному сглаживанию. ройства.числового программного управления соединен с выходом блока 4 умножения, который испольэуют, кроме того, для обратной связи на вычитаемый вход блока 2 образования разности.

Функциональный блок 6 содержит первый блок 7 образования абсолютной величины, второй элемент 8 образования абсолютной величины, элемент 9 сложения, пропорциональное звено 10 и элемент 11 вычитания. !

Вход первого блока 7 образования абсолютной величины подключен к уменьшаемому входу сравнивающего блока 2, вход второго элемента 8 образования абсолютной величины подключен к выходу блока 2.

Один вход элемента 9 сложения подключен к первому элементу 7 образования абсолютной величины и дру.—гой вход - к второму блоку 8 образования абсолютной величины. Вход пропорционального звена 10 соединен с выходом элемента 9 сложения, а выход его подключен к вычитаемому входу элемента ll вычитания. Умень ;шаемый вход элемента ll вычитания ° подключен к источнику 12 опорного сигнала. Выход элемента 11 вычитания соединен с вторым входом блока 4 образования произведения, а также с контуром 5 регулирования положения.

Устройство работает следующим образом.

Интерполятор 11 выдает заданное значение скорости Ч gp которое в начале и в конце позиционирования имеет скачкообразную характеристику (фиг. 2а ).

Блок 2 образования разности уменьшает это заданное значение скорости Ч .(на величину измененного заданного значения скорости Чзор 4 которое имеется на выходе блока 4 образования произведения, т;е. на выходе блока 2 образования разности появляется характеристика Ч (Фиг.24 ) °

Значение Ч преобразуется интегрирующим звеном 3 в характеристику Vg (фиг. 2c).

В блоке 4 образования произведения значение М умножается на коэффициент усиления g являющийся в свою очередь переменной величиной и вырабатывающийся функциональным блоком 6 (фиг. 2с3). С выхода блока 4 образования произведения подаетса на контур 5 регулирования положения уже названное заданное значение скорости Чэор 4 . На фиг. 2 е показано, что это заданное значение скорости

Ч орр4 в принципе имеет трапецеидальную форму, но при этом сглажены разрывы непрерывности трапеции.

Если на контур 5 регулирования положения подается сглаженное задан1О181О8 ное значение скорости Ч9орр4, то процесс позиционирования происходит оптимально по времени и без перерегулирования.

КоэФфициент усилейия ф зависит от коэффициента усиления о, вырабатывающегося в источнике 12 опорного сигнала, от коэффициента М пропорционального звена 10, от переработанного блоком 7. образования абсолютной величины заданного значения скорости VgIIggq и от переработанного блоком 8 образования абсолютной величины значения Ч . С учетом функций связи элемента 9 сложения и элемента ll вычитания действует 15

1 ."= о >< C "зоей l+ЮЫ2

Подобный сглаживающий эффект за данного значения скорости 20 можно осуществить и при помощи функционального блока 6, построенного иначе чем описанный,и вырабатывающего поэтому коэффициент усиления, об разующнйся по другому закону. 25

6 ои

Непосредственная выдача коэффициента усиления М с выхода функционального блока 6 дает возможность еще больше сглаживать выходную скорость контура 5 регулирования положения, если он имеет специальный управляющий вход для этого коэффициен-. та усиления $ . Это выгодно особенно в случае больших скачков заданного значения М9бр

Если не произвести отдельное подключение обоих блоков 7 и 8 образования абсолютных величин на уменьшаемый вход и на выход блока 2 образования разности,. а вместо этого уменьшаемого входа или вместо этого выхода используетвя вычитаемый вход блока 2 образования разности, то необходимо осуществить дополнительную арифметическую операцию, чтобы обеспечить подвод требуемых слагаемых на элемент 9 сложения.

Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной ведомством IIo изобретательству Германской Демократической республики.

ВВИИПИ Заказ 3543/47

Тираж 874 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4