Устройство для программного управления положением объекта

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1i) 744466

4

I, -..л \ .r, (6l ); саид-ву (22) Заявлено 25.04.78 2605601/18-24 (5! )М. Кл.

G 05 В 19/18 с присоединением заявки №вЂ”

Гюоударстввкный комитет (23) Приоритет

Опубликовано 30.06,80. Бюллетень ¹ 24

Дата опубликования описания 30.06.80

00 делам изоорвтеиий и открытий (53) УДК

621 564(088 8) (72) Автор изобретения

Г. Н. Трубников

Особое конструкторское бюро технической кибернетики Ленинградского политехнического института им. М. И. Калинина (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ

ОБЬЕКТА

Изобретение относится к программному управ. лению, B частности к фазовым устройствам программного управления с числовым вводом информации и может быть использовано, прежде всего, в промышленных роботах и станках

5 с программным управлением, применяемых в различных областях народного хозяйства.

Известно устройство для программного управления положением объектов с числовым вводом информации, в котором контур управления поло-,о жением содержит преобразователь числа в сдвиг фазы, преобразователь положения в сдвиг фазы и узел сравнения фаз, выходной сигнал которого управляет приводом. В качестве преобразователя положения используется фазовращатель на базе индукционного датчика, например, вращающегося трансформатора, цепь питания icoторого состоит из последовательно соединенных генератора импульсов, делителя частоты и формирователя напряжения (11-.Ф

Наиболее боизким по технической сущности к предлагаемому является фазовое устройство для программного управления с числовым вводом информации, содержащее последовательно

2 соединенные устройство задания программы, узел совпадения чисел, узел сравнения фаз и привод, последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, формирователь синусоидального напряжения, фазоврашатель и формирователь импульсов, выход которого соединен с другим входом устройства сравнения фаэ, промежуточные выходы делителя частоты соединены с другими входами узла совпадения чисел. Последний выполняет функцию преобразования числа в сдвиг фазы. В момент совпадения кода преобразуемого числа и кода числа, снимаемого с промежуточных выходов делителя частоты, на выходе узла совпадения чисел появляется импульс, временной сдвиг которого относительно момента исходного состояния делителя частоты пропорционален весу преобразуемого числа. Напряжение питания фазовращателя синхронизировано прямоугольными импульсами с выхода делителя частоты. Фаза этих импульсов является опорной (задающей начало отсчета) для сдвигов фаз, пропорциональных заданному и текущему положениям (2} .

3 74446

Недостатком описанного устройства является

1относительно низкая точность управления положением. Эта точность определяется в основном точностью преобразования положения в сдвиг фазы, так как погрешность преобразования

5 числа не превышает погрешности квантования и может быть сведена к малой величине соответствующим выбором разрядности, а погреш ность узла сравнения фаз можно учитывать, поскольку выделение рассогласования — сдвига фаэ импульсных сигналов — и преобразование его в широтно-модулированный сигнал может быль выполнено быстродействующей триггерной схемой.

Погрешность преобразования положения в сдвиг фазы с помощью широко распространенных датчиков — сельсинов и врашающихся трансформаторов — имеет существенную величину, особенно при воздействии дестабилизирующих факторов, таких как изменение температуры, частоты питания и других. Эта погрешность может значительно превышать инструментальную погрешность датчика.

Таким образом, описанное выше устройствц не позволяет реализовать высокую инструментальную точность датчиков, что является его недостатком.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для программного управления положением объекта, содержащее последовател мо соединенные задатчик программы, счетчик, блок сравнения, привод и датчик положения, например

-вращающийся трансформатор, à также генератор

35 импульсов, выход которого подключен ко второму -входу счетчике и через последовательно

" соедийейные делитель. частоты и формирователь напряжения — ко второму входу вращающегося трансформатора, первый выход которого подклю40 чен через последовательно соединенные первый фазосдвигающий блок и первый формирователь импульсов ко второму входу блока сравнения, введены второй фазосдвигающий блок и второй формирователь импульсов, выход которого подключен к третьему входу счетчика, выход второго фазосдвигающего блока соедийен Ж вторым выходом вращающегося трансформатора, а выход — со входом второго формирователя им"п1 льсов.

На чертеже изображена блок-схема устрой ства для программного управления положением объекта.

Устройство содержит эадатчик 1 йрограммы, счетчик 2, блок 3 сравнения, привод 4, генератор 5 импульсов; делитель 6 частоты,формирователь 7 напряжения, вращающийся трансформатор 8, первый фазосдвигающий блок 9; второй фазосдвигающий блок 10, первый фор6 4 мирователь 11 импульсов, второй формирователь 12 импульсов.

Трансформатор 8 вместе с блоками 9 и 10 (RC-цепочками) представляют собой фазовращатель с двумя выходами, Элементы блока 9 соединены в обратной последовательности по отношению к элементам блока 10, поэтому при иэменении углового положения ротора трансформатора 8 фазы напряжений, снимаемых с блоков 9 и 10 сдвигаются в противоположных направлениях. Этот сдвиг фаз, пропорциональный угловому положению ротора, преобразуется в интервал времени с помощью формирователей 11 и 12, выделяющих короткие им- пульсы в моменты перехода синусоидального напряжения через нулевой уровень в одну сторону,.

Устройство работает следующим образом.

Положение объекта задается по программе .в вице двоичного параллельного кода числа, поступающего из задатчика 1. Это число преобразуется в сдвиг фазы (интервал времени с помощью циклически работающего на вычитание счетчика 2, в который импульс формирователя 12 заносит преобразуемое число. Временной сдвиг момента обнуления счетчика 2 относительно момента записи в счетчик преобразуемого числа пропорционален весу числа.

Таким образом, опорной фазой системы управления служит фаза сигнала, снимаемого с выхода фазосдвигающего блока 10 (RC-цепочки).

Сдвиги фаз (интервалы времени), пропорциональные задаинбму по программе положению, а также текущему положению сравниваются блоком 3, выхоцной широтно-модулированный сигнал которого управляет приводом.

При изменении температуры окружающей среды фазы напряжений снимаемых с блоков

9 и 10 (а следовательно и фазы сигналов на входах блока 3) смещаются в одном направлении, практически, на одинаковую величину, что обеспечивает отсутствие температурной погрешности управления положением. Имеет место также резкое уменьшение влияния на точность ряда других факторов, например, ухода частоты питания трансформатора 8, что позволяет снизить требование стабильности частоты генератора 5;Численная оценка увеличения точности управления положением зависит от температурного диапазона работы системы управления, а также от количества применяемых датчиков. По результатам, полученным при использовании наиболее точных из серийно выпускаемых одноотсчетных синусно-косинусных вращающихся трансформаторов при их однофазном литании и применении двух (RC-цепочек) погрешность управления положением может быть сведена к вели чине порядка 5 мин угла в диапазоне температуры 10 — 50 С окружающей среды.

5 74446

Этот эффект увеличения точности в наибольшей степени проявляется в системах программного управления промышленными роботами, особенность которых. состоит в формировании программы методом обучения при ручном управлении исполнительным органом, благодаря чему в погрешность программного управления положением не входит систематическая погрешность измерения положения, так как она учитывается при обучении. Эта особенность еше бо- 1п лее увеличивает преимущество в точности предлагаемого технического решения по сравнению с известным техническим решением.

Другой особенностью промьппленных роботов является их использование в условиях, неблагоприятных для человека, в том числе при повышенной температуре (загрузка печей обжига, нанесение покрытий на горячие изделия, в литейном производстве и тд.).

При этом датчики положения, установленные на рабочем органе, подвергаются повышенному температурному воздействию, не постоянному по величине, что выдвигает особые требо, вания к температурной стабильности измерительной части. устройства. Этим требованиям удовлетворяет предлагаемое устройство для программного управления объектом, обеспечивающее высокую точность управления положением в условиях больших изменений температуры в рабочей зоне промышленного робота.

6

Формула изобретения

Устройство для программного управления положением объекта, содержащее последовательно соединенные эадатчик программы, счетчик, блок, сравнения, привод и датчик положения, например, вращающийся трансформатор, а также генератор импульсов, выход которого подключен ко второму входу счетчика и через последовательно соединенные делитель частоты и формирователь напряжения — ко второму входу вращающегося трансформатора, первый выход которого подключен через последовательно соединенные первый фазосдвигающий блок и первый формирователь импульсов ко второму входу блока

1 сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности устройства, в него введены второй фазосдвигающий блок и второй формирователь импульсов, выход которого подключен к третьему входу счетчика, выход второго фазосдвнгающего блока соединен со; вторым выходом вращающегося трансформатора, а выход — со входом второго формирователя импульсов, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 428358, кл. 6 05 8 15/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР N 167117, кл, 6 05 В 19/18, 1963 (прототип) .

744466

Составитель Е. Ворсобина

Техред М. Кузьма Корректор М. Коста

Редактор E. Дорошенко

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 3788/10 Тираж 956 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5