Система управления

 

Изобретение относится к областиметаллообработки, предназначено для работы в условиях циклически изменяющихся управляющих и возмущающих воздействий и может быть испольЩ ш зовано при построении прецизионных систем программного управления металлорежущими станками и испытательными установками. Повышение динамической точности системы при отработке циклических управляющих воздействий достигается за счет настройки контура регулирования на оптимум по модулю и частоте квантования. Поступление первого импульса на вход синхронизации блока циклического задания 1 вызывает появление на его выходе первого цифрового сигнала задания , который через сумматор 2 поступает на первый вход блока управления 4 и отрабатывается замкнуть м контуром регулирования, образованным блоком управления 4, объектом управления 5 и измерительным устройством 6. Выходной сигнал последнего поступает на второй вход измерителя рассогласования 3, где сравнивается с HIMIhс SS (Л «00 4i)k СХ) 6 фиг. 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1234810 А 1 (sg 4 С 05 В 13/02 (> .<

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛ ".М ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (2 t ) 3817007/24-24 (22) 23,11.84 (46) 30.05. 86. Бюл. 11 20 (71) Ленинградский злектротехнический институт им., В.И.Ульянова (Ленина) (72) Г.Ф.Михальченок, В,А.Новиков, Е.А.Сидорович и В.Е.Суслов (53) 62-50(088.8) (56) Соломенцев 1О.М. и др, Адаптивное управление технологическими процессами. — М.: Машиностроение, 1980, с. 113-123.

Патент Великобритании В 1476109, кл. G 05 В 13/02, опублик. 1973. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области- металлообработки, предназначено для работы в условиях циклически изменяющихся управляющих и возмущающих воздействий и может быть использовано при построении прециэчонных систем программного управления металлорежущими станками и испытатель- ными установками. Повышение динамической точности системы при отработке циклических управляющих воздействий достигается за счет настройки контура регулирования на оптимум по модулю и частоте квантования. Поступление первого импульса на вход синхронизации блока циклического задания 1 вызывает появление íà era выходе первого цифрового сигнала задания, который через сумматор 2 поступает на первый вход блока управления 4 и отрабатывается замкнутым контуром регулирования, образованным блоком управления 4, объектом управления 5 и измерительным устройством

6. Выходной сигнал последнего поступает на второй вход измерителя рассогласования 3, где сравнивается с

1234810 сигналом задания. Результат сравнения в цифровом виде поступает на вход блока деления 7 и далее через сумматор S на информационный вход регистра 9. Через заданный интервал времени импульс синхронизации с выхода задающего генератора 12 через блок задержки 13 поступает на вход записи егистра 9, в котором записывается сигнал ошибки, Поступление

Изобретение относится к металлообрабатывающей технике и может найти широкое применение при управлении металлорежущими станками и испы( тательными установками, 5

Целью изобретения является повышение динамической точности системые

На фиг. 1 приведена функциональная схема системы; на фиг. 2 — струк-10 турная схема блока циклического задания (пример выполнения);на фиг. 3структурная схема блока управления (пример выполнения), на фиг. 4 структурная схема измерителя рассог- I5 ласования (пример выполнения};на фиг, 5 — график установившегося процесса при отработке линейно нарастающего.задающего воздействия, заданного в точках A.. А,, А,..., на при- 26 мере контура регулирования, настроенного на оптимум по модулю и частоте квантования, в два раза большей частоты среза; на фиг. 6 — амплитудно-частотная характеристика, Система содержит блок 1 циклического задания, первый сумматор 2, измеритель 3 рассогласования, блок 4 управления, объект 5 управления, из- мерительное устройство 6, блок 7 де- M ления, второй сумматор 8, первый регистр 9, запоминающее устройство 10, второй регистр ll задающий генератор 12, блок 13 задержки, блок 14 установки в исходное состояние, блок

15 запуска, постоянное запоминающее устройство 16, счетчик 17 адреса, цифроаналоговый преобразователь 18„ регулирующий блок 19 и исполнительное устройство 20, цифроаналоговый пре- о образователь 21 и сумматор 22. второго импульса с выхода задающего генератора 12 вызывает поступление на вход блока управления 4 второго сигнала задания и запись в запоминающем устройстве !О содержимого регистра 9, а через заданный интервал времени запись в регистре 9 нового значения ошибки. Отработка следующих импульсов задающего генератора происходит аналогично. 6 ил. а

На фиг. 5 приняты следующ е обозначения: 23 — кривая установившегося процесса предлагаемой системы, 24 — кривая установившегося процесса известной системы, е, — динамическая ошибка известной системы, е — динамическая ошибка предлагаемой системы, A, -A, — точки установившегося процесса предлагаемой системы, В в

Б„. — точки установившегося процесса известной системы.

Блок I циклического задания (фиг, 2) состоит из постоянного запоминающего устройства !6, выполненного,, например, на микросхемах К155РЕЗ, и счетчика 17 адреса, выполненного например на микросхемах К155ИЕ5, причем вход начальной установки блока 1 циклического задания яв.— ляется входом сброса счетчика 17 адреса, вход синхронизации — входом синхронизации счетчика !7 адреса, выход которого соединен с адресным входом постоянного запоминающего устройствa !6, выходом блока I циклического задания является выход постоянного запоминающего устройства 16.

Блок 4 управления (фиг. 3) состоит иэ цифроаналогового преобразователя !8, регулирующего блока 19 и исполнительного устройства 20, вал которого является выходом блока 4 управления.

Измеритель 3 рассогласования (фиг. 4) состоит из аналого-цифрового преобразователя 21, и сумматора

?2, выполненного, например, на микросхемах К155ИИЗ. Применение сумматора 22 обусловлено тем, что измерительное устройство 6, включенное

1234810

1О в контур регулирования для реализации отрицательной обратной связи, производит инвертирование сигнала обратной связи.

Сумматоры 2 и 8 (фиг. 2) аналогичны сумматору 22 (фиг. 4).

Блок 7-деления при К=2, где n-=0,1,2,3,..., реализуется соответствующим смещением выходных разрядов относительно входных, причем старший выходной разряд соединяется со всеми свободными старшими разрядными выходами.

Регистры 9 и ll реализуются, например, на микросхемах K155ÈÐ13.

Запоминающее устройство 10 реализуется, например, последовательным соединением регистров К155ИРIЗ, входы сброса которых соединены с входом сброса запоминающего устрой— ства, а входы синхронизации параллельного переноса — с входом синхронизации запоминающего устройства.

Задающий генератор 12 реализуется в виде релаксационного генератора с элементом И на выходе, на второй вход которого подключается выход блока 15 запуска.

Элемент 13 задержки реализуется, например, последовательным сое- 30 динением нескольких инверторов

К155ЛН1.

Система работает следующим образом.

Появление сигнала на выходе блока З5

14 установки в исходное состояние вызывает начальную установку блока

1 циклического задания (переход на начало программы) и сброс содержимого регистров 9 и ll и запоминающего 4а устройства 10. Появление сигнала на выходе блока 15 запуска вызывает появление импульсов синхронизации на выходе задающего генератора 12.

Поступление первого импульса на 4 вход синхронизации блока 1 цикличес- кого задания, содержащего N значеl ний сигнала задания, вызывает появление на его выходе первого цифрового сигнала задания, который через Sa сумматор 2 (сигнал на выходе запоминающего устройства 10 равен нулю) поступает на первый вход блока 4 управления и отрабатывается замкнутым контуром регулиронания, образованным блоком 4 управления, объектом 5 управления и измерительным устройством 6. Результат отработки сигнала задания снимается с выхода. измерительного устройства 6 и посту— пает на второй вход измерителя 3 рассогласования, где сравнивается с сигналом задания, поступающим на

em первый вход. Результат сравнения (ошибка) в цифровом виде поступает на вход блока 7 деления с коэффициентом передачи, равным К. Часть сигнала ошибки системы автоматического управления через сумматор 8 (сигнал на выходе второго регистра 11 равен нулю) поступает на информационный вход первого регистра 9 (для простоты описания далее полагаем коэффициент передачи блока деления 7 равным единице).

Через интервал времени, равный i импульс синхронизации с выхода задающего генератора 12 через блок 13 задержки поступает на вход записи первого регистра 9, н результате чего происходит запись сигнала ошибки в первый регистр 9. На этом заканчивается первый период квантования.

Поступление второго импульса с выхода задающего генератора 12 вызывает поступление на вход блока 4 управления второго сигнала задания и запись в запоминающее устройство 10 содержимого первогорегистра 9,ачерез интернал времени, равный Т вЂ” запись в первый регистр 9 нового значения ошибки .

Отработка следующих импульсов задающего генератора 12 происходит аналогично, при этом происходит продвижение содержимого запоминающего устройства 10 к его выходу так, что поступление N-го импульса синхрон 1зации приводит к полному заполнению запоминающего устройства 10. На его выходе появляется значение сигнала ошибки, измеренное на первом периоде квантования, и поступает на второй вход сумматора 2, В результате на вход блока 4 управления поступает сигнал управления, ранный сумме текущего сигнала задания и сигнала компенсации ошибки при отработке следующего сигнала задания (на. данном периоде квантования — при отработке первого сигнала задания следующего цикла управления). Этим достигается опережение компенсации по отношению к измерению, что необходимо для осуществления синхронизации процесса компенсации. На этом заканчивается первый цикл управления.

1234810

Поступление следующего, (N+

+1)-го,импульса с выхода задающего генератора 12 вызывает появление на выходе блока I циклического зада- > ния первого сигнала задания, запись во второй регистр 1I предыдущего сигнала компенсации ошибки и появление на выходе запоминающего устройства

10 нового сигнала компенсации ошибки ° Сигналы задания и компенсации складываются первым сумматором 2 и поступают на первый вход блока 4 управления. Как и на предыдущих периодах квантования, сигнал ошибки снимается с выхода измерителя 3 рассогласования и через блок 7 деления поступает на первый вход второго сумматора 8, на второй вход которого поступает предыдущий сигнал компенса- >б ции с выхода второго регистра 11.

Через интервал времени, равный i производится запись нового значения компенсационногосигнала свыхода второго сумматора8 впервый регистр9.

Следующие импульсы синхронизации отрабатываются системой аналогично отработке (N+1)-го импульса.

Таким образом, при К + I обеспечивается итерационный процесс компен- ЗО сации ошибки системЫ циклического управления при циклическом изменении управляющих ноздействий, а также синхронных сними возмущающих воздействие.

Передаточная функция по ошибке 35 системы циклического управления (от выхода объекта 5 управления к входу измерителя 3 рассогласования) определяется выражением (1-(2 -1) 2

11+11 (II Р

Циклические воздействия, приложенные к системе. циклического управления, разлагаются в ряд Фурье с частотными составляющими

О) 2" и/Т 1 где п О,I,2... — номер гармоники.

Так как T„=N Т, то после замены

Z =е" тв выражении (I) (справедливом до частрты .1= и/Т) видно, что в данной системе циклического управления происходит компенсация частотных сос тавляющих ошибки от возмущений с номером гармоники 0 и < Ы/2.

Иа фиг. 6 представлена амплитудно †частотн характеристика второго сомножителя выражения (1) при N=30, 2«/(Т ..3,) =-3; К=0,25, . i = >/.),, где

-1„, — частота среза контура регулирования.

Технические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известным видны на примере отработки линейно нарастающего задающего воздействия. Кривая 23 на фиг. 5 график установившегося процесса при настройке контура регулирования на оптимум по модулю и частоте квантования, в два раза большей частоты среза. Из этого графика видно, что н данной системе установившийся процесс проходит через заданные точки

А,А,,А, а максимальная ошибка

1 е составляет 1/4 часть ступеньки за2. дания. Сравнение с результатом отработки линейно нарастающего задающего воздействия н известной системе (криная 24, фиг. 5) показывает, что динамическая точность данной системы повышается н 4 раза.

Ф о р м у и а и э о б р е т е н и я

Система управления, содержащая последовательно соединенные блок циклического задания, первый сумматор, блок управления, объект управления и измерительное устройство, подключенное выходом к второму входу блока управления и к первому входу измерителя рассогласования, соединенного ныходом через блок деления с первым входом второго сумматора, а вторым входом — с выходом блока циклического задания, подключенного входом начальной установки к выходу блока установки в исходное состояние и к входу сброса запоминающего устройства, соединенного выходом с вторым входом первого сумматора, а входом синхронизации — с входом блока задержки, с входом синхронизации блока циклического задания и с выходом задающего генератора, подключенного входом к выходу блока запуска, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью поньппения динамической точности системы, в ней дополнительно установлены первый и второй регистры, причем

123481 Оцг, 2 ие, Составитель Ю. Гладков

Техред О.Гортвай Корректор Е.Рошко

Редактор Л.Веселовская

Заказ 2984/50

Тираж 836 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 информационный вход первого регистра соединен с выходом, второго сумматора, вход сброса - с выходом блока установки в исходное состояние и входом сброса второго регистра, вход записи — с выходом блока задержки, а выход — с информационным входом

0 8 запоминающего устройства, подключенного выходом к информационному входу второго регистра, соединенного входом записи с выходом задающего генератора, а выходом — с вторым входом второго сумматора.