Устройство для управления следящим приводом

 

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в следящих системах управления приводами роботов, манипуляторов , а также в системах числового программного управления станками . Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик и расширение функциональньк возможностей . Устройство для управления, следящим приводом содержит формирователь сигналов задания 1, буферные регистры 4,5,7, датчик обратной связи 2, привод 3, сумматоры 6, 18, генератор импульсов 8, цифроаналоговый преобразователь 9, узел сравнения кодов 10, элементы И 13, 14, реверсивный счетчик 15, блок уставки максимальной скорости 16, блок формирования сигнала разгона-торможения 11, узел коррекции нуля датчика 17, блок гальванических развязок 12. Изобретение позволяет повысить надежность и помехоустойчивость устройства за счет цифровой следящей системы формирования аналогового сигнала управления приводом, гальванически развязанного от цифровой следящей системы , обеспечить возможность работы устройства с любьми импульсными преобразователями перемещений, расщирить функциональные возможности за счет аппаратной или программной коррекции нуля датчика обратной связи. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1442

А1 (5!) 4 G 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР .

ПО-ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4224403/24-24 (22) 06.04.87 (46) 07.12.88. Вюл. № 45 (72) В.И. Левашов, В.Ф. Семенюк и Д.Г. Пауте (53) 62.50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 109513Î, кл. G 05 В 19/18, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1091120, кл. С 05 В 19/18, 1984; (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СЛЕДЯЩИМ ПРИВОДОМ (57) Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в следящих системах управления приводами роботов, манипуляторов, а также в системах числового программного управления станками. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик и расширение функциональных возможностей. Устройство для управления сЛедящим приводом содержит формирователь сигналов задания 1, буферные регистры 4,5,7, датчик обратной связи 2, привод 3, сумматоры 6, 18, генератор импульсов 8, цифроаналоговый преобразователь 9, узел сравнения кодов I О, элементы И 13, !4, реверсивный счетчик 15, блок уставки максимальной скорости 16, блок формирования сигнала разгона-торможения 11 узел коррекции нуля .датчика 17, блок гальванических развязок 12. Изобретение позволяет повысить надежность и помехоустойчивость устройства за счет цифровой следящей системы формирования аналогового сигнала управления приводом, гальванически развязанного от цифровой следящей системы, обеспечить возможность работы устройства с любыми импульсными пре- ф образователями перемещений, расширить функциональные возможности за счет аппаратной или программной коррекции нуля датчика обратной связи.

1 з.п. ф-лы, 6 ил.

144? 975

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в следящих системах управления приводами роботов, манипуляторов, а также в системах числового программного управления стан— ками и при решении задач автоматизации технологических процессов, предпочтительна при управлении перемещением исполнительных органов различных механизмов с абсолютным отсчетом величины перемещения.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик 15 устройства для управления следящим приводом.

На фиг. иэоаражена структурная схема предложенного устройства; на фиг. 2 — пример выполнения схемы генератора, на фиг. 3 — схема блока разгона-торможения, на фиг. 4 структурная схема узла коррекции нуля датчика обратной связи с вторым 25 сумматором; на фиг. 5 — схема блока уставки V о,к,, на фиг. б — схема макс формирователя сигналов задания.

Устройство для управления следящим приводом (фиг. 1) содержит фор —,0 мирователь сигналов задания, датчик 2 обратной связи, привод 3, третий 4 и второй 5 буферные регистры, первый сумматор б, первый буферный регистр 7, генератор 8 импульсов,, 35 цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)

9, узел 10 сравнения кодов, блок 11 формирования сигнала разгона-торможения, блок 12 гальванических развязок, элементы И !3 и 14, реверсивный счетчик 15, блок 16 уставки максимальной скорости, узел 17 коррекции нуля датчика, второй сумматор 18 и исполнительный механизм 19.

Входы узла !7 коррекции подключены к выходам датчика 2 обратной связи, а выходы узла 17 коррекции — к соответствующим входам второго сумматора

18, выходы которого подключены к информационным входам второго буферного регистра 5.

В качестве датчика 2 обратной связи в устройстве может быть использован любой датчик абсолютного отсчета, имеющий на выходе параллельный

55 двоичный код с числом разрядов, равным числу разрядов двоичного кода на выходе формирователя сигналов задания, например преобразователь перемещений кодовый ППК-15. !!ажно использовать любой фотоэлектрический датчик, но при этом необходимо между датчиком и вторым буферным регистром

5 включить счетчик-накопитель, который формирует абсолютный двоичный код положения исполнительного механизма. (На фиг. 1 показаны связи применительно к датчику IIIIK-I5).

Генератор 8 (фиг. 2) может быть выполнен на базе кварцевого резонатора

6, элементов НЕ 20-22, счетчика 23, дешифратора 24 и счетчика 25.

Блок 11 формирования сигнала разгона-торможения выполнен на базе инверторов 26-29 и счегчика 30 с переменным коэффициентом деления. С помощь|о кода уставки можно изменить коэффициент деления счетчика 30 и,соответственно,изменять частоту импульсов Гоь,, поступающих на входы реверсивного счетчика 15 через элементы

И 13 и 14. Код уставки может быть сформирован с помощью коцояых переключателей ПП10

Коррекция нулевого состояния датчика 2 осуществляется с помощью корректирующего кода, который формируется с помощью кодовых переключателей 31 и 32, -преобразователя 33 кода и сумматора 34 (фиг.4). Выходной скорректированный код датчика обратной связи с выходов второго сумматора поступает на входы регистра 35 и по тактовому сигналу Т1 выдается на соответствующие входы первого сумматора 6. Узел коррекции совместно с вторым сумматором 18 позволяют смещать начало отсчета датчика обратной связи без изменения ега положения от- носительно исполнительного механизма..

Блок уставки максимальной скорости привода (фиг. 5) содержит инверторы

Зб и 37 и элемент 38 сравнения, проводит сравнение двух кодов, один иэ которых поступает с выходов реверсивного счегчика 15 через инверторы 36, а другой код уст вки может быть сформирован с помощью переключателей

IIII!0 и преобразователей двоична-десятичного кода в двоичный аналогично фиг. 4. Когда код уставки V

Макс и код на выходах счетчика 15 равны между собой, выходной сигнал узла 1О сравнения кодов через элемент И 14 (фиг. 1) запрещает. прохождение сигналов Р „ на суммирующий вход ре3

14429 .версивйого счетчика 15, при этом код на его выходах, а следовательно, и на входах ЦАП останется постоянным, соответствующим заданному значению (V„„„,) максимальной скорости при. вода.

Формирователь 1 сигналов задания (фиг. 6) предназначен для формирования и-разрядного двоичного кода и 10 может быть выполнен в виде задатчика из набора кодовых переключателей ПП10 39, выходные сигналы которых в виде двоично-десятичного кода преобразуются в и-разрядный двоич- 15 ный код с помощью преобразователя 40.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении, когда код задания на выходе формирователя 1 20 сигналов задания и код положения на выходе датчика 2 обратной связи равны между собой, на входах первого сумматора б и, соответственно, на первых входах узла 1 0 сравнения кодов 25 присутствует нулевой код рассогласования, на вторые входы узла 10 сравнения кодов при этом поступает нулевой код с выходов реверсивного счетчика 15. Этот же код присутствует на 30 входах цифроаналогового преобразователя, что обеспечивает на его выходе, а следовательно, на входе привода управляющий сигнал, равный нулю. Система находится в согласованном состоянии.

При изменении кода задания с помощью формирователя 1 на выходах первого сумматора 6 формируется код рассогласования, равный разности между,40 кодом положения (кодом на выходах датчика 8 обратной связи) и кодом задания.

По тактовому сигналу Т генерато- 45 ра 8 код рассогласования с выходов первого сумматора 6 переписывается в буферный регистр 7 и с его выходов поступает на входы узла 10 сравнения кодов, так как на его вторых вхо- 50 дах присутствует нулевой код с выходов реверсивного счетчика 15, на выходе " > " узла 10 сравнения. кодов появляется единичный логический уровень, который разрешает прохождение импульсов с частотой F>»c выхода блока ll разгона-торможения через элемент И 14 на суммирующий вход реверсивного счетчика 15. При этом начи75 нает изменяться (увеличиваться) двоичный код на его выходах. Таким образом происходит разгон привода до тех пор, пока код на выходах реверсивного счетчика 15, а следовательно, код на входах блока 16 уставки V не будет равен коду уставки на других входах этого блока. При равенстве этих кодов выходной сигнал нулевого уровня блока 16 поступает на третий вход элемента И 14, запрещая прохождение импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 15. При этом код на его выходах не изменяется и соответствует заданной максимальной скорости привода.

Такое состояние сохраняется до тех пор,пока код рассогласования на выходах первого сумматора 6, уменьшающийся за счет изменения кода положения с выходов датчика 2, не. станет меньше кода с выходов реверсивного счетчика 15.

При этом на выходе "(" узла 10 срав— нения кодов формируется единичный сигнал, разрешающий прохождение импульсов с частотой F с выхода блока 11 формирования снгйала разгона-торможения через элемент И 13 на вычитающий вход реверсивного счетчика 15.

Код на выходах счетчика 15 начинает уменьшаться, соответственно уменьшается выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 9, а следовательно, и скорость привода. На малой скорости происходит согласование кода положения и кода задания, и при их равенстве на выходах первого сумматора

6, а следовательно, на входах узла

10 сравнения кодов формируется нулевой код. При этом на выходах узла !О сравнения кодов формируются уровни логического нуля, запрещающие прохождение импульсов с частотой Fl„ на входы реверсивного счетчика 15, Таким образом -происходит цифровое программно-аппаратное управление следящим приводом с обеспечением цикла разгон — работа — торможение, при этом обеспечивается возможность изменения времени разгона-торможения и максимальной скорости привода.

В ряде случаев необходимо корректировать (устанавливать)нуль датчика обратной связи без механического отделения его от привода исполнительного механизма. Например, в механизме перемещения полотнищ на заданные отрезки пути по технологии необходимо установить исходное положение полотнища, но при этом смещается нулевое положение фотоимпульсного преобразователя абсолютного отсчета

ППК-15. 8 предлагаемом устройстве с помощью узла 17 коррекции нуля датчика (фиг. 1) можно программно скомпенсировать механическое смещение нуля датчика. Для этага с помощью кода коррекции или с помощь?о кодовых переключателей 31, 32 задается двоична-десятичный код коррекции, который после преобразования з преобразователе 33 В виде двоичного кода поступает на первые Входы второго сумматора Зч (фиг, 4) На вторые Входы . суммато13а 18 поступает двои ?k?b!A кад с вь?ходов датчи?(а 2, соответствующий величине смещения вала датчика 2 „Deличину кода коррекции изь?еня?от дс тех пор, пака на вьгхаде сумматора 34 не будет сформирован код, разный коду нулг? да 1 чика, 1(GTGpb?!1 г?ас тупа(:..т ерез второй буферный регистр 5 на входы г е рваго сумматора 6, Дальнейшая работа устройства аналогична описанной с той разницей, что упраьлепие следящей системой происходит Относительна нового нулеБогo положения датчика. При этом диапазон рабаты датчика. абсолютного отсчета изменяется на Величину коррекции нового нулевага положения, Предложе??ное устройство позволяет улучшить эксплуатационные характеристики следящего привода за с(?ет обеспечения Базма?1(пасти прагпам??в наго изменения времени разгона-торможения приводя и регулиразяния мс?к " симальной c?(opac TleÄ повышения надежности и помехоустойчивости устройств: за счет цифровой следящей сис- темы формирования аналогового сигыа. а управления приводом, гальванически развязаннога от цифровой следящей системы; обеспечения возможности

f рабать. устройства с любыми импульсными преобразователями, в том числе и с преобразователями абсолютного отсчета; расширения функциональных возможностей устройства за счет аппаратной или программной коррекции нуля датчика обратной связи-, Формула изобретения

1. Устройство для управления следящим *ривадам, содержащее генератор ю?г(ульсов, формирователь сигналов задания, датчик обратной связи, механически связанный с приводом, первый и второй сумматоры, два элемента И, отличающееся тем,что,с целью улучшения эксплуатационных характеристик „в нега введены узел сравнения кодов, перзьй, второй и третий

,О буферные регистры, бпок формирования сигнала разгона-торможения, блок устанки максимальной скорости, реверсизный счетчик, блок гальван?г?еских развязок и цифроаналоговый преобразова15 тель, первый вход которого через блок гальванических развязок соединен с первым входом узла сравнения, входом . (Злака ус Газки Yel(c Iмяпьпай cl(cpocTEI и с Бьгходам реверсивного счетчика, пер2Q вый вход которого подключен к выходу первого элемента N, второй вход к Lb?xoäó второго элеме.?та И, первый

Бхац катарага соединен с выходом б3 Ока ус гавк?1 макс??мал (Iои скарОсти, 1 «

"- -:з Г: (ОРОй ВХОД - С ПЕРБЬМ Вьг(àÄG;:.1 УЗЛа

cpkl13??е?lия 1(Одав, а третий Бхац с

Выходом блока формирования сигнала разгона-.Top(10;l(e??E?E? и с первым Входом перв агo эле! !еь?та И., Второй БхаД ка ГО

30 pol 0 падк3ВО((eH к Втором у Вь)ходу у зля сравнения кодов, второй вход которогс падкл?очек к Выходу первого буферна "o pe?истра,. Вход записи которого соединен с первым выходам генератора

K.1Ï 3?Ü С ОВ р J3 TGPO?1 Б ЬГХОД вЂ” С ВХОДОМ блока формирования сигнала разгонаторможения, знаковый Вход цифроаналогового преобраза?зяте??я соединен с пер?3(а В??ходом !Тервага с„.пчмжторя, 413 GтopoH Бьг(ад ?(ОтарОГО г?аг(елючен т( и3?фОвмацианнаму ВХОД;- первого буферного регистра, второй в -Gp ?Ieрваго су ?мата ра падкл?очее1 к ??ь?Вевснаму Вы ходу Бтарага буферного регистра, à перВый вход — к выходу третьего буферного регистра, вход записи l

2. Устройство по и.. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, чта., с целью расширения функци(?нальньв(Возможностей, В него введен узел коррекции

7 )442975 нуля датчика обратной связи, входы чены к входам которого подключены к выходам датчи- ходы которого ка обратной связи, а выходы подклю- входу второго второго сумматора, выподключены к третьему буферного регистра.

ggg усаты еиени ригона (тритени ) )442975

Составитель И. Швец

Редактор О. Юрковецкая Техред Л. Сердюкова Корректор М. Демчик

Заказ 6384/45 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