Круговой интерполятор

 

Изобретение относится к устройствам автоматического управления и может быть использовано в системах программного управления движением. Цель изобретения - повышение точности задания круговой траектории . Поставленная цель достигается использованием значения оценочной функции для пропорциональной коррекции скоростей изменения выходных сигналов интерполятора . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4726295/24 (22) 07.08.89 (46) 23,12.91. Бюл, N 47 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) Г.Б.Барсуков, И.В.Мирошник, В.О.Никифоров и А.А,Пономарев (53) 621,503.55 (088.8) (56) Ратмиров В.А. Основы программного управления станками. — М.: Машиностроение, 1978, с.121-126, -Там же, с. 118.

Изобретение относится к устройствам автоматического управления и может быть использовано в системах программного управления.

Известен круговой интерполятор, ïîстроенный по методу оценочной функции, в котором блок расчета оценочной функции определяет величину отклонения от заданной траектории, после чего в зависимости от знака оценочной функции производится изменение одного или обоих выходных сигналов интерполятора на фиксированную величину (шаг). Постоянство шага обуславливает независимость скорости компенсации отклонения от величины отклонения, что приводит к низкой динамической точности устройства.

Наиболее близким к предлагаемому интерполятору является круговой интерполятор, содержащий два блока перемножения (БП), два интегратора и инвертор, задающий вход интерполятора подключен к первым входам первого и второго БП, выход первого

БП соединен с входом первого интегратора, „„SU ÄÄ 1700567 А1 (я)з G 06 G 7/30, G 05 В 19/413 (54) КРУГОВОЙ ИНТЕРПОЛЯТОР (57) Изобретение относится к устройствам автоматического управления и может быть использовано в системах программного управления движением. Цель иэобретения— повышение точности задания круговой граектории. Поставленная цель достигается использованием значения оценочной функции для пропорциональной коррекции скоростей изменения выходных сигналов ингерполятора. 1 ил. а выход второго БП через инвертор соединен с входом второго интегратора, второй вход первого БП соединен с выходом второго интегратора, а второй вход второго БП соединен с выходом первого интегратора, выход первого интегратора является перВым информационным выходом кругового интерполятора, а выход второго интегратора является вторым информационным вьixoдом интерполятора.

Недостатком указанного интерполятора является накопление ошибки интегрирования, вызванное ограниченной точностью используемых интеграторов и технологическим разбросом параметров элементов устройства, что приводит к снижению точности задания траектории.

Целью изобретения является повышение точности задания траектории.

Поставленная цель достигается тем. что в круговой интерполятор, содержащий два блока перемножения. два интегратора, первый задающий вход интерполятора подключен к первым входам первого и,второго

1700567

У1+Уг =R

Yf+Y) — R

55 блоков перемножения, второй вход первого блока перемножения соединен с выходом второго интегратора, а второй вход второго. блока перемножения соединен с выходом первого интегратора, выход первого интегратора является первым информационным выходом интерполятора, выход второго интегратора является вторым выходом интерполятора, дополнительно введены пять блоков перемножения, два сумматора, два элемента сравнения и инвертирующий масштабный усилитель, выход первого блока перемножения соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом первого интегратора, выход третьего блока перемножения подклк)чен к второму входу первого сумматора, выход второго блока перемножения соединен с инвертирующим входом первого элемента сравнения, выход которого подключен к входу второго интегратора, выход четвертого блока перемножения подключен к первому входу второго сумматора. второй вход которого соединен с выходом пятого блока перемножения, входы которого подключены к выходу второго интегратора и к первому входу шестого блока перемножения, выход второго сумматора соединен с первым входом седьмого блока перемножения, второй вход которого подключен к второму задающему входу интерполятора, а выход— к суммирующему входу второго элемента сравнения, инвертирующий вход которого соединен с третьим задающим входом интерполятора, а выход через инвертирующий масштабный усилитель соединен с первым входом третьего и вторым входом шестого блоков перемножения, выход перво го интегратора соединен с вторым входом третьего и первым и вторым входами четвертого блоков перемножения, выход шестого блока перемножения подключен к сумм|ирующему входу первого элемента сравнения.

На чертеже приведена схема кругового интерполятора.

Круговой интерполятор содержит блоки

1 — 7 перемножения, сумматоры 8 и 9, элементы 10 и 11 сравнения (ЭС), интеграторы

12 и 13 и инвертирующий масштабный усилитель 14. Первый задающий вход интерполятора подключен к первым входам блоков

1 и 2 перемножения, второй задающий вход интерполятора подключен к первому входу блока 7 перемножения, третий задающий вход интерполятора подключен к инвертирующему входу элемента 11 сравнения.

Второй вход блока 1 соединен с выходом интегратора 13, а второй вход блока 2 соединен с выходом интегратора 12. Выход блока 1 соединен с первым входом сумматора 8, к второму входу которого подключен выход блока 3, а выход блока 2 соединен с инвертирующим входом элемента 10 срав5 нения, суммирующий вход которого подключен к выходу блока 6. Выход сумматора

8 соединен с входом интегратора 12, выход которого подключен к обоим входам блока

4 перемножения и к второму входу блока 3.

10 Выход элемента 10 сравнения подключен к входу интегратора 13, соединенного выходом с обоими входами блока 5 и вторым входом блока 6, Выходы блоков 4 и 5 соединены с входами сумматора 9, выход которо15 ro подключен к второму входу блока 7 перемножения. Выход блока 7 соединен с суммирующим входом второго элемента 11 сравнения, который соединен выходом через инвертирующий масштабный усилитель

20 14 с первыми входами блоков 3 и 6, При этом на первый, второй и третий задающие входы интерполятора подаются сигналы Vk/R, 1/2R и R/2 в соответствии с уравнением реализуемой траектории

У1 +Уг =В, где У1 и Уг — выходные сигналы интерполяторов;

30 R — радиус окружности;

Vg — величина контурной скорости, В известном интерполяторе задающие воздействия У> и Уг формируются в соответствии с уравнением круговой траектории ра35 диуса R и заданной величиной контурной скорости

40 Vk на основе расчета динамической модели вида;

Y1 = УгЧк/R, Y1/О/ = Y1o.

Уг = -Y1Vk/R Уг/О/ - Уго (2) Величина е нормального отклонения от траектории(1) в малой окрестности траектории определяется выражением:

50 е = Y)+Y) — R=. Дифференцируя (3) по времени в силу (2}, получим дифференциальное уравнение. описывающее динамику отклонения от траектории

1700567 е = — (Y< Y> + Уг Yz ) = — (— „Y< Ур—

1 1 Ч„, R — — " У Y1) =0

VK.

Y>/О/ = Ую

У = У2Ч,,/К+ KY1e/R, Ф

У2 =У1Чк/R + КУ2еИ, Y2/0/ = Уго (4) где К < 0- коэффициент обратной связи, а 45 величина е определяется из (3),,Динамика отклонения для известного интерполятора будет описываться уравнением;

50 е = I р — ez I Y1Уг VK Rг

t 55 е I т — 1 VK J Y< I ò I Уг I x т

2 х ь

)Г т.е. при A Ф с,Ф 0 ошибка не равна нулю, анализ которого показывает, что динамическая модель (2) по отношению к траектории (1) находится на границе устойчивости. 10

Ошибка интерполяции практически непосредственно передается на выход системы.

Естественно, что точность работы станка в целом будет определяться также и другими факторами: качеством регуляторов, приво- 15 дов, жесткостью механизмов и т.д. Неточность реализации интеграторов приводит к появлению малых погрешностей на их выходах, которые, накапливаясь, порождают постепенное отклонение движения задающей 20 точки от траектории (1), Источниками подобных ошибок любого реального непрерывного интегратора являются ограниченность коэффициента усиления операционного усилителя, на котором реализован интегра- 25 тор, дрейф нуля на его выходе, наличие сиг -.нальных помех. Основной источник подобных ошибок цифрового интегратора— ограниченная точность регистров, связанная с ограничением разрядной сетки ЭВМ. 30

Поэтому погрешности практической реализации элементов устройства будут приводить, в общем случае, к неограниченному накоплению ошибки е, что ведет к снижению точности интерполятора. 35

В основу формирования задающих воздействий У1 и У2 предлагаемого интерполятора положен расчет динамической модели вида:

Для предлагаемого замкнутого интерполятора аналогично получаем е =Ке+ ez — е1 I Y>УрVKIR е t I = ez — е1 I У1 У2 Чк (R 2 K )

Таким образом, накопления ошибки не происходит и ее величина обратно пропорциональна коэффициенту К обратной связи, Формула изобретения

Круговой интерполятор, содержащий два блока перемножения, два интегратора, первый задающий вход интерполятора подключен к первым входам первого и второго блоков перемножения, второй вход первого блока перемножения соединен с выходом второго интегратора, а второй вход второго блока перемножения — с выходом первого интегратора, выход первого интегратора является первым информационным выходом интерполятора, выход второго интегратора — вторым информационным выходом интерполятора, о тл ич а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности задания траектории, в него введены пять блоков перемножения, два сумматора, два элемента сравнения и инвертирующий масштабный усилитель, выход первого блока перемножения соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом первого интегратора, выход третьего блока перемножения подключен к второму входу первого сумматора, выход второго блока перемножения соединен с инвертирующим входом первого элемента сравнения, выход .которого подключен к входу второго интегратора, выход четвертого блока перемножения подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом пятого блока перемножения, входы которого подключены к выходу второго интегратора и к первому входу шестого блока перемножения, выход второго сумматора соединен с первым входом седьмого блока перемножения, второй вход которого подключен к второму задающему входу интерполятора, а выход — к суммирующему входу второго элемента сравнения, инвертирующий вход которого соединен с третьим задающим входом интерполятора, а выход через инвертирующий масштабный усилитель соединен с первым входом третьего и вторым входом шестого блоков перемножения, выход первого интегратора соединен с вторым входом третьего и первым и вторым входами четвертого блоков перемножения, выход шестого блока перемножения подключен к суммирующему входу первого элемента сравнения, 1700567

Составитель И.Швец

Техред М,Моргентал

Корректор Э,Лончакова

Редактор О,Хрипта

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4468 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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