Устройство управления следящим приводом

 

Изобретение относится к автоматике и предназначено для использова-- ния в системах числовогЪ программно го управления станками. Целью изобретения является расширение области применения устройства управления следящим приводом. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, которое содержит генератор импульсов с периодом следования Т, m переклюкий О, где га 1, 2, вычислитель , выход которого соединен с первым входом генератора одиночного импульса , п каналов управления, каждыйиз которых содержит дискриминатор, введены элемент задержки, блок таймера , первьй и второй 2п-разрядные регистры, а в каждый канал управления - управляемьй делитель частоты. Б каждом канале управления дискриминатор , работающий в фазовом режиме, сравнивает фазу импульсов обратной связи группы входов устройства с фазой импульсов на выходе управляемого делителя частоты. При разности фаз, отличной от 180 , на выходе дискриминатора формируется сигнал рассогласования , поступающий на первую группу выходов устройства. При расчете траектории вычислитель формирует импульсы положительного или отрицательного перемещения по каждому каналу управления . Эти импульсы записьюаются в первьй регистр, а с его выхода - во второй регистр. На выходах второго регистра формируются импульсы канала скоростного управления, поступающие на выход устройства. 3 ил. S (Л С со 00 со ts5 сх 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 05 В 11/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ecF(;:. -.-::;-,.;

:.Л- -;;4-:,1 °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " ., |3

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4138691/24-24 (22) 23 ° 10. 86 (46) 23.03.88. Бюл. Ф 11 (72) В.А.Коган, Я.Х.Гольденштейн и Е.Г.Коган (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 682870.,,кл. С 05 В 11/01, 1978.

Устройство числового программного управления "Луч-43". Техническое описание в ЯМ1,409.006.ТО1, 1977. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ СЛЕДЯЦИМ

ПРИВОДОМ (57) Изобретение относится к автоматике и предназначено для использования в системах числового программного управления станками. Целью изобретения является расширение области применения устройства управления следящим приводом. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, которое содержит генератор импульсов с периодом следования Т, m переключателей с логической "1" на логический "О", где m = 1, 2, ..., вычислитель, выход которого соединен с первым входом генератора одиночного импульса, и каналов управления, каждый из которых содержит дискриминатор, введены элемент задержки, блок таймера, первый и второй 2п-разрядные регистры, а в каждый канал управления — управляемый делитель частоты.

В каждом канале управления дискриминатор, работающий в фазовом режиме, сравнивает фазу импульсов обратной связи группы входов устройства с фазой импульсов на выходе управляемого делителя частоты. При разности фаз, о отличной от 180, на выходе дискри:минатора формируется сигнал рассогласования, поступающий на первую группу выходов устройства. При расчете траектории вычислитель формирует импульсы положительного или отрицательного перемещения по каждому каналу управления. Эти импульсы записываются в первый регистр, а с его выхода — во второй регистр. На выходах второго регистра формируются импульсы канала скоростного управления, поступающие на выход устройства. 3 ил.

1383288

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

Цель изобретения — расширение области применения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства управления следящим приводом, на фиг. 2 — схема управляемого делителя частоты, на фиг.3— схема блока таймера.

Устройство содержит генератор 1 импулЬсов, m переключателей 2. вычислитель 3, генератор 4 одиночного импульса, и дискриминаторов 5, элемент 6 задержки, регулируемый таймер

?, первый и второй 2п-разрядных регистра 8 и 9 и п управляемых делителей 10 частоты.

Управляемый делитель 10 частоты содержит элемент 2ИЛИ-НЕ 11, триггер

12, элемент 2И 13, формирователь 14 импульсов, элемент 2-2И-2ИЛИ 15 и делитель t6.÷àñòîòû.

Регулируемый таймер 7 содержит триггер 17, первый 18 и второй 19 счетчики, мультиплексор 20, второй

21, третий 22 и четвертый 23 элементы задержки.

Устройство работает следующим об-. разом.

После включения, а также в исходном состоянии импульсы на выходах вычислителя 3 отсутствуют. Поэтому на выходе генератора 4 одиночного импульса импульсов тоже нет, В результате состояние блока 7 таймера остается неизменным, на его выходах импульсов нет, а регистры 8 и 9 сохраняют свОе нулевое состояние. Отсутствие на первом и втором входах управляемых делителей 10 частоты управляющих сигналов с выходов регистра

8 устанавливает для указанных делителей обычный режим деления тактовой последовательности импульсов с вьтхода генератора 1 импульсов с периодом следования, равным Т. С выхода управляемых делителей 10 частоты импульсы, имеющие постоянное временное положение (фазу), поступают на вторые входы дискриминаторов 5 соответственно. На первые входы дискриминаторов с той же частотой поступают импульсы (сигнал обратной сврзи) из группы п входов устройства и на выходе дискриминаторов формируются управляющие сигналы, составляющие . первую группу из п выходов устройства.

Таким образом, в исходном состоянии, а при включении уже после отработки возможного рассогласования, на выходе каждого дискриминатора рассогласования нет, а импульсы на первом их входе имеют сдвиг по фазе в о

180 относительно импульсов на втором входе.

С началом работы вычислителя 3 на

1его группе выходов начинают появлять ся импульсы, количество которых по. каждому выходу определяет величину перемещения. Эти импульсы синхронизированы в вычислителе 3 импульсами, которые поступают-с выхода вычислителя 3 на первый вход генератора 4 одиночного импульса. Частота их следования намного меньше частоты следования выходных импульсов генератора 1 импульсов.

25 С поступлением импульса на первый вход генератора 4 одиночного импульса на его выходе формируется импульс, синхронизированный очередным импульсом генератора 1 импульсов, который

30 через элемент 6 задержки поступает на второй вход генератора 4 одиночного импульса. Передним фронтом сформированного импульса через С-вход первого регистра 8 производится за35 пись в него с D-входов единицы или нуля, соответствующих наличию или отсутствию импульса в группе выходов вычислителя 3. Эта информация через выходы первого регистра 8 подается

40 на одноименные разряды D-входов второго регистра 9 и на соответствующие первые или вторые входы управляемых делителей частоты каждого из и каналов управления. Кроме того, выходной

45 импульс генератора 4 одиночного импульса поступает на первый вход таймера 7. На выходах таймера 7 появляются импульсы с задержкой относительно импульсов на его первом входе, а именно на втором выходе на величи50 ну,, на первом выходе с,, на третьем выходе э, причем с, с а з °

Ввиду идентичности и независимости каналов управления дальнейшую работу устройства рассмотрим по i-му

-иналу управления.

При работе вычислителя 3 возможны следующие случаи.

138328Ь

Случай 1 ° Импульсы из вычислителя

3 на D ;< — и Dz -входы первого рег< гистра 8 не поступают. Поэтому по импульсу на С-входе первого регистра

8 на его F,, — и F ; -выходах сохраняется нулевое состояние и оно не изменится после поступления импульса на К-вход первого регистра 8. Аналогично не изменится нулевое состояние

Рг,, — и Ег, -выходов второго регистра 9 после поступления импульсов на его С- и R-входы. Отсутствие управляющих сигналов на первом и втором входах управляемого делителя 10 частоты обеспечивает неизменность фазы его выходных импульсов. Поэтому на выходе дискриминатора 5 сигналы аналогичны сигналам в исходном состоянии

Случай 2. Из вычислителя 3 на 20

D; âõîä первого регистра 8 поступа.ет импульс для положительного перемещения. Одновременно на выходе вычислителя 3 появляется импульс, который через генератор 4 одиночного импульса осуществляет запись в первый регистр 8, так что на F ; < -выходе последнего появляется управляющий сигнал. Этот сигнал по первому входу управляемого делителя 10 частоты уменьшает коэффициент деления последнего в два раза. В зависимости от того, через какое число К периодов (К = 1,2,...) тактовой последовательности импульсов с выхода генератора 1 импульсов íà R-вход первого регистра 8 придет импульс сброса, указанная выше операция будет эквивалентна добавлению К импульсов в тактовую последовательность импульсов на третьем входе управляемого делителя 10 частоты. В результате на

его выходе фаза импульсной последовательности сдвинется на К шагов в положительном направлении.

Случай 3. Из вычислителя 3 на Dä.— г1 вход первого регистра 8 поступает импульс для отрицательного перемещения. Здесь имеет место изложенное в случае 2 с тем отличием, что сигнал

Гг; -выхода первого регистра 8, пос.50 тупая на второй вход управляемого делителя 10 частоты, запретит прохождение импульсов тактовой последовательности через указанный делитель.

Такая операция эквивалентна вычитанию К импульсов.

Изменение фазы импульсной последовательности на втором входе дискри° минатора 5 на К шагов в положитель— ном или в отрицательном направлении вызывает на его выходе рассогласование.

В рассмотренных выше случаях 2 и

3 управляющий сигнал с выходов первого регистра 8 подавался, кроме того, на соответствующие входы второго регистра 9. Импульсом по С-входу в него производилась запись, а следующим затем импульсом осуществлялся сброс по R-входу. В результате при импульсе положительного перемещения на F; -выходе второго регистра 9, а при импульсе отрицательного перемещения на F -выходе, формируется импульс канала скоростного управления, который является дополнительным выходным воздействием к сигналу рассогласования на выходе дискриминатора 5, что повышает динамические свойства устройства управления.

Длительность импульса канала скоростного управления, равная <, =а<,, где а = 1,2,..., в зависимости от требуемых динамических характеристик устройства может быть изменена в широком диапазоне путем соответствующей установки таймера 7. которая определяет величину числа а.

С другой стороны, масштабное преобразование на К шагов перемещений, определяемых вычислителем 3, устанавливается с помощью подключения переключателя 2 $„ к логической "1", а остальных — к логическому "0". Поэтому импульс на первом выходе тайме-, ра 7 появляется с задержкой на величину <г = kT.

Таким образом, с помощью таймера

7 длительность импульса канала скоростного управления, равная c =

= а k Т, может быть изменена изменением величины коэффициента а с учетом требований к динамическим характеристикам устройства, в то же время величина остается пропорциональной величине заданной на m переключателях дискретности, что обеспечивает постоянство динамических характеристик во всем допустимом диапазоне значений дискретностей.

Для обеспечения работоспособности устройства величина должны быть меньше наименьшего периода следования импульсов с выхода вычислителя 3.

Пример реализации управляемого делителя частоты приведен на

1383288 фиг„ 2. Делитель работает следующим образом, При отсутствии сигналов на первом и втором входах управляемого делителя частоты сигнал с выхода элемента 2ИЛИ-НЕ 11 разрешает прохождение тактовой последовательности на вход триггера 12 через элемент

2И 13, С инверсного выхода триггера

12 через формирователь 14 импульсов и элемент 2-2И-2ИЛИ 15 импульсы поступают на вход делителя 1б частоты.

Коэффициент деления импульсов тактовой последовательности в этом случае равен номинальному значению. При поступлении сигнала на первый вход элемента .2ИЛИ-НЕ 11 блокируется прохождение импульсов тактовой последовательности на вход триггера 12 и разрешается их прохождение через эле- 20 мент 2-2И-2ИЛИ 15 сразу на вход делителя 16 частоты. При этом коэффицинт деления управляемого делителя частоты уменьшается в два раза, что эквивалентно поступлению в управляе- 25 мый делитель частоты дополнительного числа импульсов. Их количество равно числу периодов импульсов тактовой поспедовательности, в течение которых присутствует сигнал на первом входе элемента 2ИЛИ-НЕ 11.

Поступление сигнала на второй вход делителя частоты с переменным коэффициентом деления блокирует через эле-; менты 2ИЛИ-НЕ 11 и 2И 13 прохождение

35 импульсов тактовой последовательности, что эквивалентно вычитанию из управляемого делителя частоты определенного числа импульсов. Их количество равно числу периодов импульсов тактовой последовательности, в течение которых присутствует сигнал на втором входе управляемого делителя частоты.

IIp ep Реализации таймера 7 приведен на фиг. 3. В исходном состоянии триггер 17 находится в нулевом состоянии и импульсы с первого входа блока на его динамический S-вход установки в единицу не поступают. В

50 результате с Q-выхода триггера 17 на первый R-вход сброса первого счетчика 18 подается логическая "1" и первый счетчик 18 находиися в нулевом состоянии. Поэтому подсчет входных импульсов тактовой последовательности поступающих через второй

Ф

) вход таймера 7 им не производится.

Уровнем логического "0" с Q-выхода триггера 17 через L-вход разрешения записи во втором счетчике 19 фиксируется состояние его D -входов. На этих входах с помощью переключателей

Р, ..., Р,..., Р таймера 7 устанавливается число, дополняющее число а до числа переполнения второго счетчика 19.

Через группу входов таймера 7 на один из логических входов мультиплексора 20 подается логическая "1", а на остальные — логический "0", Порядковый номер логического входа единицы соответствует числу k+1 так как счет логических входов ведется от нуля. Каждое состояние выходов первого счетчика 18 через группу входов управления мультиплексора 20 подключает к выходу последнего соответствующий логический вход. Поскольку число к не равно нулю, то при нулевом состоянии выходов первого счетчика

18 в режиме сброса на выходе мультиплексора 20 сигнала нет.

С приходом импульса на первый вход таймера 7 он через элемент 21 задержки поступает на второй выход блока. Величина времени задержки масла и определяется временем записи информации в первый регистр 8. Кроме того, по заднему фронту поступившего импульса триггер 17 устанавливается в единицу, в результате чего логическая "1" по первому R-входу сброса первого счетчика 18 снимается. По переднему фронту очередного импульса. на счетном входе первый счетчик 18 начинает работать в режиме счета, при этом состояние его выходов меняется, последовательно подключая логические входы к выходу мультиплексора

20. При подсчете k-го импульса к его выходу будет подключен логический вход, имеющий значение единицы. Импульс с выхода мультиплексора 20 через элемент 22 задержки поступает на первый выход блока, а также на вто- „ рой К-вход для сброса первого счетчика 18 в нуль, после чего цикл счета возобновится от нуля. Время задержки элемента 22 задержки мало и определяется необходимостью надежно- . го сброса первого счетчика 18.

При установке триггера 17 в единицу с его Q-выхода снимается значение логического "0, с Ь-входа при этом счетчик 19 начинает считать число циклов работы счетчика 18 в допол»

13832 нение к ранее записанному с D-входов числу. Когда это число циклов достигнет значения величины а, на выхоI де второго счетчика 19 появится им5 пульс переполнения, который по Rвходу установит триггер 17 в нулевое состояние. Счетчики 18 и 19 переходят в исходное состояние. Одновременно импульс переполнения через элемент

23 задержки поступает на третий выход таймера 7. Элемент 23 задержки имеет ту же задержку, что и элемент

22 задержки, что компенсирует уменьшение длительности импульса канала скоростного управления за счет наличия элемента 21 задержки.

Ф о р м у л а изобретения

Устройство управления следящим приводом, содержащее генератор импульсов, m переключателей, по числу интервалов дискретности, первые входы переключателей соединены с шиной 25

"Логическая единица", вторые входы переключателей подключены к шине

"Логический нуль", вычислитель, первый выход которого соединен с первым входом генератора одиночного импульса, и дискриминаторов по числу каналов управления, первый вход каждого дискриминатора соединен с соответствующим входом устройства, выход каждого дискриминатора соединен с соот35 ветствующим выходом устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с

8 целью расширения области применения, введены элемент задержки, регулируемый таймер, первый и второй 2п-разрядных регистра, и-управляемых делителей частоты, выход каждого из которых соединен с вторым входом дискриминатора того же канала управления, первый вход каждого i-го управляемого делителя частоты соединен с (2i-1)-м выходом первого регистра и (Zi-

-1)-м D-входом второго регистра, r

2п выходов которого соединены с соответствующими выходами устройства, каждый 2i-й D-вход второго регистра соединен с вторым входом i-ro управляемого делителя частоты и (2i) ì выходом первого регистра, 2п

D-входов которого соединены с соответствующими выходами вычислителя, R-вход первого регистра соединен с первым выходом регулируемого таймера, каждый j é вход (j = 1,2,...,m) которого соединен с выходом j-ro переключателя, второй выход соединен с

С-входом второго регистра, R-вход которого соединен с третьим выходом регулируемого таймера, (m+1)-й вход которого соединен с С-входом первого регистра и выходом генератора одиночного импульса, второй вход которого ,соединен с (m+2)-м входом регулируе мого таймера и выходом элемента задержки, вход которого соединен с выходом генератора импульсов и третьим входом каждого управляемого делителя частоты.

1383288

Фиг.2

1383288

Составитель. Л.Кудрявцев

Техред А.Кравчук Корректор А.Тяско

Редактор Е.Папп

Заказ 1295/44 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ 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