Патент ссср 344633

 

344633

О П И САНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советовав

Социалистических

Республик

Зависимый от патента №

Заявлено 10Х11.1970 (№ 1458516/25-8)

Приоритет 14.VII.1969, WP 42r /141193, ГДР

Опубликовано 07Х11.1972. Бюллетень № 21

M. Кл. В 23q 15/00

G 05b 13/02

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 62-531.6(088.8) Дата опубликования описания 18Х1П.1972

Авторы изобретения

Иностранцы

Рольф Бертхольд и Петер Ульрих (Германская Демократическая Республика) Иностранное предприятие

«ФЕБ Веркцойгмашиненкомбинат «Фритц Хекерт» (Германская Демократическая Республика) Заявитель

СИСТЕМА АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ОБРАБОТКИ

Известны системы для адаптивного регулирования скорости хода подачи или скорости резания в процессе обработки с помощью которых (в зависимости от одной или нескольких измеренных величин) должны поддерживаться или не должны превышаться определенные заданные значения скорости хода подачи или скорости резания.

В большинстве случаев на эти измеренные величины накладываются возмущения, которые зачастую возникают периодически. Подобные возмущнеия наблюдаются, например, при токарной обработке некруглого изделия, при котором возникают периодические колебания усилия резания. При фрезеровании возникают периодические колебания вращающего момента главного шпинделя в течение одного оборота шпинделя вследствие непостоянных условий работы фрезы. Периодические колебания вращающего момента шпинделя вследствие смещения центра происходят и при сверлении. В обычных системах регулирования пытаются либо отфильтровать возмущения, если они имеют достаточно высокую частоту, или отрегулировать их, если частота возмущений достаточно низка. При регулировании усилия резания на металлообрабатывающих станках оба варианта исключаются, так как вследствие зависимости частоты возмущений от условий работы (чаще всего от числа оборотов шпинделя) возмущение «гуляет» в широкой полосе частот, от

5 очень низких до сравнительно высоких частот.

Кроме того, устранение возмущения путем регулирования во многих случаях в силу технологических условий невозможно, иногда даже нежелательно. Во многих случаях

10 вполне достаточным и даже (при известных условиях) желательным будет регулирование по экстремальному значению в пределах одного периода возмущения.

Целью изобретения является обеспечение

15 безукоризненной работы системы регулирования, включая случаи, когда возникают периодические колебания возмущающих воздействий.

Это достигается благодаря тому, что один

20 из выходов промежуточного звена соединен с органом регулирования через включенный последовательно датчик импульсов, частота которых синхронна с частотой возмущений или ей кратна, делитель частоты, блок памяти

25 и элемент «И», а другой выход через элемент «НЕ» соединен с гасящими входами делителя частоты и блока памяти.

На фиг. 1 изображена блок-схема системы

344633

+1 при X(W — а регулирования; на фиг. 2 — блок-схема для воздействия на сигнал, идущий к органу регулирования; на фиг. 3, 4, 5, 6 — различные положения измеренных величин по сравнению с заданными; на фиг. 7 — блок-схема воздействия на сигнал, идущий к органу регулирования при наличии в контуре регулирования обратной связи с элементом задержки.

Описывается случай применения изобретения для регулирования усилия резания при токарной обработке, причем в качестве возмущающего воздействия выступает эксцентриситет (некруглость) обрабатываемого изделия. Эксцентриситет чаще всего возникает за счет неправильной центровки обрабатываемого изделия. В результате этого усилие резания приобретает периодическую характеристику с длительностью периода 1/и, где ив число оборотов шпинделя.

Предполагается, что имеется система регулирования, содержащая соответствующие средства для регистрации истинного значения Х усилия резания, для предварительной установки заданного значения W, для сравнения заданного значения с истинным и для воздействия на регулирующую величину.

За звеном 1 сравнения заданного и истинного значений (см. фиг. 1) последовательно включено промежуточное звено 2 с релейной характеристикой, выходы которого соединены известным способом обратной связью со звеном 1 сравнения заданного и. истинного значений через запаздывающее звено 8. От выходов промежуточного звена 2 линии 4 и 5 идут к блоку б. Блок через линию 7 управляет регулирующим органом 8, который воздействует на объект регулирования 9. Кроме того, один выход промежуточного звена 2 непосредственно соединен линией 5 с регулирующим органом 8. Истинное значение Х усилия резания подается известным способом через обратную связь с отрицательным знаком на звено 1 сравнения заданного и истинного значений.

На фиг. 2 представлена схема, содержащаяся в блоке б. Линия 4 промежуточного звена 2 присоединена к делителю 10 частоты следования импульсов через контакт 11.

Контакт 11 приводится в действие кулачком 12, который движется синхронно с главным шпинделем. Делитель 10 частоты следования импульсов присоединен последовательно к ступени 18 запоминания. Линия 5 присоединена через звено «НЕ» 14 к гасящему входу 15 делителя 10 частоты следования импульсов, а также ко входу 1б сброса ступени И запоминания. Выход ступени 18 запоминания идет к звену «И» 17, второй вход которого присоединен к линии 4 промежуточного звена 2, Как видно из блок-схемы (см. фиг. 1) выход звена «И» 17 присоединен через линию 7 к регулирующему органу 8.

Работа системы происходит следующим образом.

Предположим, что у промежуточного звена

З0

4

2 имеется зона нечувствительности <-а. Отсюда получаем характеристику для выходной величины промежуточного звена:

О при W — a(X

Сигнал +1 повышает истинное значение регулируемой величины, а сигнал — 1 его понижает. Линия 4 проводит сигнал L, когда

X(W — а, и сигнал О, когда Х)Ж вЂ” а. Напротив, по линии 5 сигнал L передается, когда

X)W+a, и сигнал О, когда X(W+a. Схема выполнена таким образом, чтобы избегать превышения верхнего значения (+а) зоны нечувствительности. Однако ее можно выполнить и так, чтобы не допускать выхода регулируемой величины за нижнюю границу зоны нечувствительности.

Если превышено верхнее значение, то осуществляется известным способом снижение истинного значения посредством сигнала L на линии 5, в обход блока б. Если регулируемая величина упадет ниже значения X)W — а, то по линии 4 подается сигнал 1 на контакт

П. Последний, действуя в качестве измерительного датчика длительности периода, всегда выдает один импульс за каждый период. При замыкании контакта 11 сигнал L проходит на делитель 10 частоты следования импульсов. При следующем импульсе через контакт 11 происходит дальнейшее переключение делителя 10 частоты следования импульсов, причем ступень И запоминания опрокидывается и выдает сигнал L на звено

«И» 17. Тем самым звено «И» 17 становится проводящим, в результате чего по линии 7 на регулирующий орган 8 дается сигнал, повышающий истинное значение. На тот случай, что после поступления первого импульса в делитель 10 частоты следования импульсов в течение следующего периода значение регулируемой величины изменится на X)W+a, в результате чего сигнал L будет проходить по линии 5, делитель 10 частоты следования импульсов опрокидывается в первоначальное положение через гасящий вход 15 и звено

«НЕ» 14 сигналом L с линии 5. В результате этого импульс, идущий от контакта 11, не проходит дальше на ступень 18 запоминания.

Таким образом, на вход делителя 10 частоты следования импульсов поступает в течение каждого второго импульса на контакте 11 сигнал L, если только в промежутках гасящий вход 15 делителя 10 частоты следования импульсов не переключался на сигнал О. Выдаваемый делителем 10 частоты следования импульсов сигнал L запоминается, в результате чего приводится в действие регулирующий орган 8, как описывалось выше. Состояние ступени И запоминания сохраняется до тех пор, пока на гасящем входе 15 делителя

10 не появится сигнал О. При превышении значения X)W+a сигнал О проходит по ли344633 о нии 5 через звено «НЕ» 14 на гасящий вход

15 и вход lб сброса.

Работа схемы описывается на примере четырех различных измеренных величин (см. фиг. 3 — 6).

Во всех случаях истинное значение Х представлено функцией:

X = Xo+X sin Wt

Во всех четырех случаях статическая составляющая Хо различна.

В первом случае (см, фиг. 3) в течение всего периода выполняется уравнение X)W+a, в результате чего по линии 5 беспрепятственно осуществляется понижение истинного значения.

Во втором случае (см. фиг. 4) за время, когда X)W+a, происходит дальнейшее понижение истинного значения. В течение этого времени, поскольку истинное значение Х усилия резания находится в зоне нечувствительности (W — а<Х< W+a), переключения не происходит, так как сигнал не поступает ни по линии 4, ни по линии 5.

В то время, когда измеренная величина выходит из зоны нечувствительности, переходя нижний предел, по линии 4 подается сигнал L.

Делитель 10 частоты следования импульсов, так же как и ступень 18 запоминания находятся в погашенном состоянии, в результате этого при появлении сигнала L на линии 4 и срабатывании контакта 11 возникает импульс. Но так как сигнал появляется на линии 5 менее чем после одного оборота, делитель 10 частоты следования импульсов вновь гасится звеном «НЕ» 14, и ступень 13 запоминания не переключается. В тот период, когда измеренная величина находится ниже зоны нечувствительности, также не производится никакого воздействия на регулирующий орган 8. Вследствие этого во втором случае (см. фиг. 4) происходит дальнейшее понижение усредненного значения в результате временного наличия условия X)W+a.

В третьем случае (см. фиг. 5) значение

W+a не превышается, в результате чего по линии 5 и через звено «НЕ» 14 не может пройти гасящий сигнал на делитель 10 частоты следования импульсов или на ступень 18 запоминания. В результате этого сигналы, периодически возникающие на линии 4, в силу выполнения условий Х(W — а, вызывают через звено «И» 17 точно с такой же периодичностью сигнал L на линии 7. Это побуждает регулирующий орган 8 к повышению истинного значения. В четвертом случае (см. фиг. 6) в течение всего периода выполняется условие X

Зо

60 и посредством регулирующего органа 8 вызывает повышение истинного значения.

В упрощенной схеме блока б (см. фиг. 7) гасящий вход 15 делителя 10 частоты следования импульсов и соответственно вход lб сброса ступени 18 запоминания непосредственно связаны с линией 4. Выход ступени

И запоминания связан непосредственно с линией 7.

Принцип действия данной схемы (четыре случая) поясняется фиг. 3 — 6. Принцип действия схем, представленных на фиг. 3 и 4, идентичен. В схеме, представленной на фиг. 5, в противоположность указанной схеме блока б регулирующий орган 8 не приводится в действие, так как сигнал L на линии 4 вновь исчезает менее чем за один оборот и тем самым гасит делитель 10 частоты следования импульсов. Однако в четвертом случае (см. фиг. 6) условие X

В результате этого происходит переключение делителя 10 частоты следования импульсов и ступени 18 запоминания. Вследствие этого с выхода ступени 18 запоминания подается сигнал L на линию 7 и на регулирующий орган 8, который повышает истинное значение, Контур регулирования работает по известному принципу, пока на линии 4 не будет прервано прохождение сигнала к регулирующему органу 8 в результате появления сигнала О.

В том случае, если вместо контакта 11 будет применен электронный переключатель, необходимо выход электронного переключателя соединить с линией 4 через звено «И».

При применении описанной схемы система регулирования становится чувствительной к максимальному значению измеренной величины Хо+Хь при этом это значение поддерживается в соответствии с известными функциями контура регулирования в заданных пределах.

Предмет изобретения

Система адаптивного управления процессом обработки, выход датчика усилия резания которой соединен через блок сравнения и нелинейное промежуточное звено с органом регулирования, отличающаяся тем, что, с целью исключения периодических колебаний, возникающих от возмущающих воздействий, один из выходов промежуточного звена соединен с органом регулирования через включенный последовательно датчик импульсов, частота которых синхронна с частотой возмущений или ей кратна, делитель частоты, блок памяти и элемент «И», а другой выход через элемент «НЕ» соединен с гасящими входами указанных делителя и блока памяти.

344633

Составитель В. Лукьянов

Редактор Т. Загребельная Текред 3. Тараненко

Корректор Е. Исакова

Заказ 2577/18 Изд. № 1088 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2