Устройство для управления следящим приводом

 

Изобретение относится к автоматике и предназначено-для использования в системах числового программного управления станками. Цель изобретения - повышение помехозащищенности устройства для управления следящим приводом - достигается введением элемента задержки и многоканального генератора одиночных импульсов, что позволило путем стробирования п-ых импульсов, поступающих на первый вход устройства от датчика перемещения и сопровождающихся помехами в виде одиночных импульсов или пачек импульсов , исключить значительные перемещения строб-импульса и обеспечить ус -ойчивую работу устройства. Устройство содержит формирователь 1 импульсов , делители 2, 3 и 5 частоты, генератор 4 импульсов, дискриминатор 6, элемент И 7, формирователь 8 строб-. Р импульсов, многоканальный генератор 9 одиночных импульсов и элемент 10 задержки. 1 з.п. ф-лы, 9 ил. (Л со о 00 QD 00 00 fe/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 G 05 В 19/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3952852/24-24 (22) 11.09.85 (46) 07.05.87. Бюл. Ф 17 (72) В.А,Коган, Я.Х.Гольденштейн и Е.Г,Коган (53) 62.50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 682870, кл. С 05 В 11/01, 1977.

Авторское свидетельство СССР

М - 736052, кл. G 05 В 19/40, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СЛЕ

ДЯЩИМ ПРИВОДОМ (57) Изобретение относится к автоматике и предназначено-для использования в системах числового программного управления станками. Цель изобретения — повышение помехозащищенносЛ0 I 308988 А1 тн устройства для управления следящим приводом — достигается введением элемента задержки и многоканального генератора одиночных импульсов, что позволило путем стробирования п-ых импульсов, поступающих на первый вход устройства от датчика перемещения и сопровождающихся помехами в виде одиночных импульсов или пачек импульсов, исключить значительные перемещения строб-импульса и обеспечить ус1.ойчивую работу устройства. Устройство содержит формирователь 1 импульсов, делители 2, 3 и 5 частоты, генератор 4 импульсов, дискриминатор

6, элемент И 7, формирователь 8 строб- . Q импульсов, многоканальный генератор

9 одиночных импульсов и элемент 10 . задержки. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

С:: t308988

Изобретение относится к области автоматики и предназначено для использования в системах числового программного управления станками (СЧПУ).

Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства для управления следящим приводом, На фиг. 1 изображена функциональная схема -устройства для управления следящим приводом; на фиг. 2 — пример реализации формирователя импульсов на фиг. 3 — временная диаграмма работы формирователя импульсов на фиг. 4 — формирователь строб-им15 пульсов, на фиг. 5 — временная диаграмма работы формирователя стробимпульсов; на фиг. 6 — многоканальный генератор одиночных импульсов, на фиг. 7 и 8 — примеры реализации соответственно второго и третьего делителей частоты; на фиг. 9 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит формирователь

1 импульсов, делители 2 и 3 частоты, 25 генератор 4 импульсов, делитель 5 частоты, дискриминатор 6, элемент, И 7,формирователь 8 строб-импульсов, многоканальный генератор 9 одиночных импульсов, элемент 10 задержки. Фор- 30 мирователь импульсов (фиг. 2) содержит усилитель 11 мощности, триггер

12, усилитель 13 мощности. Формирователь отроб-импульсов (фиг. 4) содержит элементы И 14 и 15, элемент

НЕ 16 и элемент И 17, Многоканальный генератор одиночных импульсов (фиг.6) содержит триггеры 18-24, регистр

25, элемент И-НЕ 26, элемент НЕ 27 и элемент ИЛИ 28, Делители частоты 40 (фиг, 7 и 8) содержат триггеры

29-33.

Устройство для управления следящим приводом работает следующим образом. 45

Исходное состояние устройства, а также его состояние после отработки возможного рассогласования на выходе дискриминатора 6 при включении следующее. 50 .. Тактовая последовательность импульсов с выхода генератора 4 через элемент 10 задержки поступает на первый вход многоканального генератора

9 одиночных импульсов, где эти импульсы формируют по каждому синхронизированному входному импульсу соответствующий одиночный импульс на выходе. Кроме того, тактовая последовательность импульсов поступает на третий делитель 5 частоты, а также через первый делитель 2 частоты на второй делитель 3 частоты. Выходные импульсы первого делителя 2 частоты на выходах формирователя 1 импульсов формируют две последовательности импульсов одинаковой частоты следования скважностью, равной двум, сдвинутые относительно друг друга на четверть периода.

Из выходных импульсных последовательностей второго делителя 3 частоты формирователь 8 формирует стробимпульсы 1, 2 и 3. На первом и третьем выходах третьего делителя 5 частоты формируются соответственно строб-импульсы 4и 5, Указанные стробимпульсы служат для синхронизации входных импульсов многоканального генератора 9 одиночных импульсов.Поскольку в исходном состоянии входные импульсы присутствуют только во втором входе многоканального генератора 9 одиночных импульсов, а на третьем и четвертом его входах их нет, то одиночные импульсы появляются попеременно на первом и втором выходах. Поступая на второй делитель

3 частоты, они создают попеременно единичные фазы строб-импульсам на выходах формирователя 8 в положительную и в отрицательную сторону относительно некоторого среднего значения фазы. Импульсы из последовательности, присутствующей на первом вхо- де устройства, прошедшие элемент И 7, образуют на первом входе дискриминатора 6 последовательность с той же частотой следования, что и у импульсов с второго выхода третьего делителя 5 частоты. А так как их относительный сдвиг по фазе равен 180, то на выходе дискриминатора 6 рассогласование отсутствует, Формируемые в устройстве стробимпульсы определены следующим образом, Строб-импульсы 1 — последовательность импульсов, длительность которых равна периоду следования импульсов на первом входе устройства, На этот вход поступают импульсы с выхода усилителя сигнала датчика перемещения. Их частота следования равна частоте следования двух импульсных последовательностей на выходе формирователя 1 импульсов. В свою очередь, 1308988 эта частота определяется параметрами датчика перемещения и реализуется выбором соответствующего коэффициента деления первого делителя 2 частоты. Частота следования строб-импульсов 1 определяется требуемым диапазоном сигнала рассогласования на выходе дискриминатора 6 таким образом, чтобы путем стробирования на элементе И 7 на первый вход дискриминатора 10

6 пропускался бы не каждый импульс с выхода усилителя сигнала датчика перемещения, а, например, п-й. Это, кроме того, определяет коэффициент деления третьего делителя 5 частоты.

Строб-импульсы 2 — последовательность импульсов, время действия которых соответствует второй половине строб-импульса 1, при этом их передний фронт совпадает с центром строб- 20 импульса 1 и установкой первого триггера 30 второго делителя 3 частоты в нуль.

Строб-импульсы 3 — последовательность импульсов, действующая в отсутствии строб-импульса 1, причем каждый импульс по своей длительности соответствует времени пребывания первого триггера 30 второго делителя 3 частоты в состоянии единицы. 30

Строб-импульсы 4 — последовательность импульсов, соответствующая ну-. левому состоянию первого триггера 32 третьего делителя 5 частоты..

Строб-импульсы 5 — последователь- 35 ность импульсов, соответствующая единичному состоянию первого триггера

32 третьего делителя 5 частоты.

В процессе работы устройства возможны следующие случаи.

Случай 1. На втором и третьем входах устройства импульсы программного перемещения от интерполятора СЧПУ отсутствуют. В этом случае на первом и третьем входах третьего делителя 5 45 частоты одиночных импульсов нет и . на его втором выходе импульсная последовательность имеет постоянное значение фазы. Дискриминатор 6, выявляя относительно фазы этих импульсов

50 возможные флюктуационные отклонения от 180 фазы и-х входных импульсов, формирует на своем выходе сигнал рассогласования, который воздействует через третий выход устройства на исполнительный механизм так, что отклонение компенсируется, С другой стороны. возможные флюктуации фазы и-х импульсов определяют их временное положение относительно центра стробимпульса 1, Если очередной и-й импульс поступает на первый вход устройства до момента появления центра строб-импульса 1, то он по второму входу многоканального генератора 9 одиночных импульсов запоминается в нем. С приходом переднего фронта строб-импульса 2 производится соответствующая синхронизация, и очередным импульсом тактовой последовательности на первом входе многоканального генератора 9 одиночных импульсов на его первом выходе формируется одиночный импульс, Этим импульсом по первому входу второго делителя 3 частоты устанавливается в единицу его первый триггер 30, Если же очередной п-й импульс поступает в интервале времени между центром и концом строб-импульса 1, то после окончания последнего передним фронтом первого поступившего строб-импульса 3 в многоканальном генераторе 9 одиночных импульсов производится соответствующая синхронизация, и очередным импульсом тактовой последовательности íà его втором выходе формируется одиночный импульс. Этот импульс по третьему входу второго делителя 3 частоты установит в ноль его первый триггер 30.

В результате изменения состояния первого триггера 30 второго делителя 3 частоты создается элементарный скачок фазы выходных стробов формирователя 8, которые перемещаются так, чтобы п-й импульс приблизился к центру строб-импульса 1.

Поскольку формирование передних фронтов строб-импульсов 2 и 3 происходит после поступления очередного счетного импульса на второй вход делителя. 3 частоты, то изменение состояния его первого триггера 30 по установочным входам происходит в промежутке времени между этими счетными импульсами, чем повьппается устойчивость работы второго делителя 3 частоты, а следовательно, и всего устройства. Используемые здесь счетные импульсы получаются путем деления первым делителем 2 тактовой последовательности импульсов генератора

4 импульсов. Их период следования определяет величину элементарного скачка фазы строб-импульсов на выходе

1308988

f0

f5

20 являются при отса 1, а также о одну с ним об-импульса 1, не нарушится. о разные стороа строб-импульение фазы стробормирователя

1 до поступленако после их

55 выхода дискривается, ьсов (фиг. 2) азом, ирователя имдовательность ью 2, которая ности проходит ователя импульже входная поссов поступает

Так как через еля импульсов поступает им-. ность со скважв 2 раза выше, каждому импульности произвоформирователя 8. Она должна быть, с одной стороны, минимальной для обеспечения точности слежения, с другой стороны — такой, чтобы при максимальной возможной скорости изменения .фазы и-го импульса центр строб-импульса 1 от него отставал, осуществляя тем самым постоянное слежение за п-м импульсом.

В рассмотренном случае устройство находится в режиме динамического равновесия.

Случай 2. На второй вход устройства поступает программный импульс для перемещения исполнительного механизма в положительном направлении. Этот импульс через третий вход многоканального генератора 9 одиночных импульсов запоминается в последнем, С приходом переднего фронта строб-импульса 4 производится соответствующая синхронизация импульсом тактовой последовательности, задержанным на элементе 10 задержки. На третьем выходе многоканального генератора 9 одиночных импульсов формируется одиночный импульс. Этот импульс по первому входу третьего делителя 5 частоты устанавливает в единицу его первый триггер 32.

Если же на третий вход устройства. поступает программный импульс для перемещения исполнительного механизма в отрицательном направлении, этот импульс так же, как и импульс по второму входу устройства, обеспечивает формирование по строб-импульсу 5 одиночных импульсов на четвертом .выходе многоканального генератора 9 одиночных импульсов. Сформированный одиночный импульс по третьему входу третьего делителя 5 частоты устанавливает в нуль его первый триггер 32, Изменение состояния первого триггера третьего делителя 5 частоты в дополнение к счетным импульсам создает элементарный скачок фазы импульсной последовательности на втором входе дискриминатора 6, на выходе которого в зависимости от знака изменения фазы формируется соответствующее рассогласование, поступающее через третий выход устройства на исполнительный механизм.

Поскольку формирование одиночных импульсов осуществляется по задержанным импульсам тактовой последовательности, изменение состояния первого триггера 32 третьего делителя 5 частоты по его установочным входам осуществляется в интервале времени между счетными импульсами, что повышает, устойчивость работы третьего делителя 5 частоты, а следовательно, и всего устройства в целом.

Случай 3, На импульсную последовательность, поступающую на первый вход устройства, воздействуют помехи, в результате чего возможно пропадание п-ro импульса, появление одиночных лишних импульсов, а также кратковременной пачки лишних импульсов. Пропадание и-го импульса вызывает кратковременные сбои в работе дискриминатора 6, которые привод не успевает отрабатывать, а значение фазы строб-импульсов на выходе формирователя остается неизмененным.

Поэтому с появлением п-ro импульса состояние выхода дискриминатора 6 восстанавливается. Е ли лишний импульс или их пачка п сутствии строб-импул после и-го импульса сторону от центра ст состояние устройства

При их расположении ны относительно цент са 1 произойдет нар импульсов на выходе только на величину э ементарного скачка фазы, устраняющегося с приходом последующих п-х импу ьсов, Сбои в работе дискриминатор 6 происходят, если лишний импульс и их пачка появились в пределах интервала действия строб-импульса ния п-го импульса, О прохождения состояние минатора 6 восстанавли

Формирователь импу работает следующим об

На второй вход фор пульсов подается посл импульсов со скважнос через усилитель 11 мо на второй выход форми сов. Одновременно эта ледовательность импул на D-вход триггера 12 первый вход формирова на С-вход триггера 12 пульсная последовател ностью 2, но частотой чем íà U-входе, то по

I су этой последователь

1308988 дится периодическая установка триггера 12 в состояние "1" или "0". В результате на прямом выходе триггера

12 формируется импульсная последовательность со скважностью 2 (меандр) 5 со сдвигом по фазе относительно импульсов на D-входе триггера на четверть периода. Эта импульсная последовательность через усилитель 13 мощ10 ности подается на первый выход формирователя импульсов, На третий вход формирователя стробов поступает импульсйая последовательность, которая получается от де15 ления исходных счетных импульсов, на второй вход — импульсная последовательность с частотой следования в два раза большей, чем на третьем входе; а на первый вход — импульсы с частотой следования в два раза мень20 шей, чем у исходных счетных импульсов. На остальные входы поступают импульсные последовательности, являющиеся производными от деления импуль- 25 сов на первом входе. С их помощью на выходе элемента И 14 появляется каждый К-й импульс из последовательности импульсов на первом входе, На выходе элемента И 15 формируются импульсы, соответствующие второй половине действия импульса на выходе первого элемента И 14. Использование инвертора 16 позволяет получить на выходе элемента И 17 импульсы в отСутствие импульсов на выходе элемента И 14.

Многоканальный генератор 9 одиночных импульсов работает следующим об— разом.

В -исходном состоянии на второй—

40 четвертый входы многоканального генератора одиночных импульсов импульсы не поступают и триггеры 18-24, а также регистр 25 находятся в состоянии сброса, Если по входам — второму, 45 третьему или четвертому поступит импульс, то соответствующий триггер 18, 19 или 20 установится в единицу.Через пятый, шестой, седьмой и восьмой входы многоканального генератора одиночных импульсов на С-входы триггеров

21-24 периодически поступают импульсы синхронизации, причем импульсы по пятому и шестому входам разнесены во времени, При этом состояние триггера

18 по переднему фронту синхроимпульса перепишется в триггер 21 или в триггер 22, а состояние триггеров 19 и

20 — в триггеры 23 и 24 соответственно. Поскольку на первом выходе регистра 25 присутствует нуль, этот нуль через элемент И-НЕ 26 íà R-входе регистра 25 установит единицу, разрешающую запись ° Поэтому по переднему фронту очередного короткого импульса на С-входе регистра 25 в него переписывается состояние триггеров 21—

24, по первому разряду устанавливается логическая единица, которая на первом выходе регистра 25 и далее на втором входе элемента И-HE 26 устанавливается после установки логического нуля на первом входе элемента

И-НЕ 26, куда через элемент НЕ 27 поступает тот же импульс, что и на

С-вход регистра 25. В результате на R âõîäå регистра 25 сохраняется логическая единица. По заднему фронту импульса на С-входе регистра 25 на первом входе элемента И-НЕ 26 устанавливается логическая единица ина R-вход регистра 25 поступает логический нуль, по которому осуществляется сброс регистра 25, Установка логического нуля на втором входе элемента И-НЕ 26 переводит R-вход регистра 25 в состояние логической единицы, которая сохраняется до прихода заднего фронта .очередного импульса на С-вход.

На время действия импульса по С входу регистра 25 на его втором— пятом выходах присутствуют логические состояния, определяемые состоянием триггеров 21-24, Если это были состояния логической единицы, то на соответствующих указанных выходах регистра 25 формируется импульс с длительностью импульса на первом входе многоканального генератора одиночных импульсов ° Эти импульсы поступают на соответствующие выходы последнего и, кроме тоro на сброс соответствующих триггеров, причем сброс триггеров импульсами со второго и третьего выходов регистра 25 осуществляется че рез элемент ИЛИ 28. Таким образом, канал, по которому сформировался импульс, переводится в исходное состояние.

Формула и з обре т е н и я

1. Устройство для управления слес дящим приводом, содержащее генератор

1308988 йм пульсов, первый, второй и третий делители частоты, формирователь импульсов, формирователь строб-импульсов, элемент И и дискриминатор, первый вход которого соединен с выходом 5 элемента И, первый вход которого является первым входом устройства, а второй вход элемента И соединен с первым выходом формирователя стробимпульсов, входы которого подключены к соответствующим выходам второго делителя частоты, второй вход которого соединен с третьим выходом первого делителя частоты, первый и второй выходы которого подключены соответст«15 венно к первому и второму входам формирователя импульсов, первый и второй выходы которого являются соответственно вторым и третьим выходами устройства, выход генератора импульсов соединен с входом первого делителя частоты и с вторым входом третьего делителя частоты, второй выход которого соединен с вторым входом дискриминатора, выход которого является первым выходом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности устройства, в него введены многоканальный .

30 генератор одиночных импульсов и элемент задержки, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход элемента задержки соединен с первым входом многоканального генератора одиночных импульсов, второй вход которого соединен с выходом элемента И, третий и четвертый входы многоканального генератора одиночных импульсов являются соответственно вторым и третьим входами устройства, 40 второй и третий выходы формирователя строб-импульсов соединены соответственно с пятым и шестым входами многоканального генератора одиночных

45 импульсов, седьмой и восьмой входы которого подключены соответственно к первому и третьему выходам третьего делителя частоты, первый и третий входы которого подключены соответственно к третьему и четвертому выхо50 дам многоканального генератора оди-, ночных импульсов., первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и третьим входами второ,го делителя частоты.

2, Устройство по и. 1, о т л ч а ю щ. е е с я тем, что многоканальный генератор одиночных импульсов содержит первый, второй, третий,четвертый, пятый, шестой и седьмой триггеры, регистр, элемент НЕ, элемент

И-HE и элемент ИЛИ, выход которого соединен с R-входами первого, четвертого и пятого тригГЕров, вход элемента НЕ является первым входом многоканального генератора одиночных импульсов и соединен с С-входом регистра, R -вход которОго соединен с выходом элемента И-НЕ первый вход которого соединен с вцпсодом элемента

НЕ, второй вход элемента И-НЕ соединен с первым выходом фегистр, второй выход которого подклюЧен к первому входу элемента ИЛИ и является первым выходом многоканального генератора одиночных импульсов, Вторым выходом которого является второй вход элемента ИЛИ и третий выход регистра, четвертый выход которого соединен с R! входами второго и шестого триггеров и является третьим выХодом многоканального генератора одиночных импульсов, четвертым выходом которого являются R-входы третьего и седьмого триггеров и пятый выхоц регистра, пятый вход которого соединен с выходом седьмого триггера, D-вход кото-. рого соединен с выходом третьего триггера, S-вход которого является четвертым входом многоканального генератора одиночных импульсов, третьим входом которого является S-вход второго триггера, выход которого соединен с D-входом шестого триггера, выход которого соединен с четвертым входом регистра, третий вход которого соединен с выходом пятого триггера, D-вход которого соединен с . одноименным входом четнертого триггера и с выходом первого триггера, S-вход которого является вторым входом многоканального генератора одиночных импульсов, пятым, шестым,седьмым и восьмым входами которого являются соответственно С-входы четвертого, пятого, шестого и седьмого триггеров, выход четвертого триггера соединен с вторым входом регистра, первый вход которого является входом логической единицы.

EЗО8988

С- Аод

4 иг. 3

3Вход

2Ь од .

3 Ьод иг.

ИгИ

Я Югом. (Вихоо усилителя Инощности) а - Выход триггера Q (В@иод усилителя lЗ мощи оси и) /&од

2Ьод

mpnf1

&)роо 2

СтрМЛ

4(еитр с прооа

1308988

1308988

1 дыгоо (стро64) ° ° °

Ю оыооо (строго) .

Риг.Р

8bucrlff7

Bb/ХРЯ

Аю яя 7 руФюа ирл

Составитель E.Âëàñîâ

Техред А.Кравчук

Корректор С. Черни

Редактор Н.Егорова

Заказ 1797/39

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

2 АюР

ycmpeucmd ,у А Ы услраймт&

1 Ь уЯ

Pesume w У

У &а/

ЖвагЮуУ

Аарон

dSnmewg У

/ЬаУ, услриисл/а

zhodgz у pe рГ g=Z g>2 g» фиг.3

Тираж 864

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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