Цифровое устройство для управления позиционным приводом

 

» >9!1

Союз Советсник

Социвлистическик

Реслублии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное w авт, свид-ву (22)Занвлено 13.06.80 (2!) 2940784/18-24 с присоединением заявки М (23) П рнорнтет

Опубликовано 07.03.82. Бюллетень №9 (5! )М. Кл.

G 05 В 11/26! вауяарствона6 квинтет еСС! ав делам взваретенвк и вткрытви (53) УДК 62-50 (088. 8) Д,ата опубликования описания 07 . 03 . 82 (72) Авторы изобретения

И.В. Руткевич, В.Н. Филиппович, Г. и В.И. Астапов (71) Заявитель

,54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПОЗИЦИОННЫИ ПРИВОДОИ!

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в различных автоматических системах, в частности в системах управления роботами-манипуляторами.

Известна цифровая следящая система, содержащая последовательно соединенные задающее устройство,цифровой сумматор, регистры управления, преобразователь код-напряжение, корректирующее устройство, усилительнопреобразовательное устройство, исполнительный двигатель, механически связанный через редуктор с кодовым датчиком, выход которого подключен к входу цифрового сумматора, тахогенератор, расположенный на валу исполнительного двигателя, и блок синхронизации(1).

Недостатком этой системы является невысокая точность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ! устройство для управления позиционным приводом, содержащее задающий блок, коммутатор, функциональный преобразователь, преобразователь код-аналог, реверсивный счетчик и привод, механически связанный с датчиком перемещения f2).

К недостаткам известного устройства относится, во-первых, то, что

Ф дискретность отсчета положения по импульсному датчику ограничивается, разрядностью преобразователя код-аналог, что не позволяет иметь высокую точность позиционирования независимо

15 от величины полного хода механизма, во-вторых, то, что имеет место неконтролируемый выбег при останове механизма, что приводит к накопле20 нию ошибки отсчета положения при многократных перемещениях без возврата в исходное нулевое положение и, сле1 овательно, к снижению точности и адежности.

3 91

Цель изобретения - повышение точности и надежности устройства.

Поставленная цель Достигается тем, что в устройство введены первый и второй компараторы, второй реверсивный счетчик, элемент ИЛИ и блок сравнения, первый и второй. входы которого соединены соответственно с первым выходом задающего блока и вы" ходом втооого реверсивного счетчика, а первый и второй выходы - с первым входом первого компаратора и первым входом преобразователя код-аналог, выход которого подключен к входу привода, а второй вход - к выходу функционального преобразователя, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого реверсивного счетчика и с первым и Вторым выходами коммутатора, первым, вторым и третьим входами подключенного соответственно к-выходу элемента ИЛИ, выходу первого компаратора и выходу второго компаратора, причем выходы датчика перемещения соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ и второго реверсивного счетчика, второй и третий выходы задающего блока подключены соответственно к первому входу второго компаратора и третьему входу функционального преобразователя, а выход первого реверсивного счетчика соединен с вторыми входами первого и второго компараторов.

На чертеже представлена блок-схема цифрового устройства для управления позиционным приводом.

1459

Выходы

Входы

4 блок 8 сравнения определяет величину и знак рассогласования по положению объек а 13.

В реверсивном счетчике 5 формируется код перемещения при разгоне и пути, остающемся до точки позиционирования при торможении привода.

Компаратор i 1 сравнивает заданную величину пути разгона с величиной, 10 поступающей от реверсивного счетчика 5, и определяет точку выхода привода на установившуюся скорость перемещения. Если разность величин положительная, то на выходе компара 1з тора 11 логический коль, если неположительная - логическая единица.

Компаратор 12 сравнивает величину рассогласования по положению с величиной, поступающей от реверсивного йв счетчика 5, и определяет точку начала торможения привода. Если разность величин неотрицательная,то на выходе компаратора 12 логический ноль, если отрицательная - логическая единица.

Коммутатор 2 распределяет импульсы, поступающие от датчика 7 перемещения через элемент ИЛИ 10 на первый вход, на два выхода в соответствии с двухразрядным кодом, поступающим на второй и третий входы от компараторов 11 и 12, следующим образом (см.таблицу).

Устройство содержит задающий блок

1, коммутатор 2, функциональный преобразователь 3, преобразователь 4 код-аналог, первый реверсивный счет чик 5, привод б, датчик 7 перемещения, блок 8 сравнения, второй реверсивный счетчик 9, элемент ИЛИ 10, первый компаратор ll, второй компаратор 12, объект 13 управления.

На выходах задающего блока устанавливается координата точки позиционирования объекта 13, величина ус50 корения привода, путь разгона (торможения), который при заданной величине ускорения привода определяет величину установившейся скорости перемещения.

В реверсивном счетчике 9 форми.руется код фактического положения объекта 13.

0 .0

Здесь "1нвхаРактеРизУющаЯ состоЯние выхода коммутатора 2, соответствует замкнутому, состоянию первого входа и соответствующего выхода, а

"0" - разомкнутому. функциональный преобразователь 3 реализует заданную функцию, например, вида ввв,к = п(акЬк,по которой последовательности импульсов, посту10.

12 поступает уменьшающаяся величина рассогласования по положению. Разности сравниваемых величии на выходах компараторов 11 и 12 уменьшают20 СЯ °

Если заданная координата точки позиционирования такова, что рассогласование по положению меньше удвоенного заданного пути разгона привода, 2s то раньше происходит сравнение величин на компараторе 11, при этом на втором и третьем входах коммутатора

2 образуется код, которому соответствует разомкнутое состояние обоих

Зо его выходов. Прекращается прохождеwe импульсов на реверсивныУ счетчик

5 и функциональный преобразователь 3, .в которых фиксируются соответственно путь разгона и установившаяся скорость перемещения. Происходит пере35 мещение объекта 13 с заданнои уста". новившейся скоростью.

В некоторой точке положения объек та 13, когда рассогласование на выхо де блока 8 сравнения на величину еди40 ницы младшего разряда датчика 7 перемещения меньше величины пути разгона, хранящейся в реверсивном счетчике

5, на входах коммутатора 2 образует45 ся код, котоРому соответствует разомкнутое состояние первого его вы-. хода и открытое состояние второго выхода. При этом импульсы с датчика

7 перемещения через элементы ИЛИ. 1О и коммутатор 2 поступают на второй вход- функционального преобразователя

3. На выходе функционального преобразователя 3 в соответствии с зави" симостью х 8>>< =1/Б происходит уменьшение кода задания скорости до нуля. Привод тормозится с заданным замедлением.

Одновременно импульсы со второго, выхода коммутатора 2 поступают на

91 пающие на его первый или второй входы, преобразуются в параллельный код задания скорости на выходе, причем последовательность импульсов, посту пающая на первый вход, приводит к нарастанию кода на выходе, а последовательность импульсов, поступающая на второй вход - к уменьшению кода, а код,поступающий на третий вход от задающего блока 1, определяет коэффициент à, r.е. ускорение {замедление) привода.

Преобразователь 4 код-аналог преобразует код, поступающий с функционального преобразователя 3, .в аналоговый сигнал задания скорости для привода 6 отрицательной или по" ложительной полярности в соответствии с кодом, поступающим на его первый вход от блока 8 сравнения, и имеет также независимый вход для включения первой ступени скорости, соответствующей младшему разряду.

Привод работает следующим образом.

К моменту пуска привода в задающем блоке 1 установлены требуемые величины пути разгона, ускорения и координата точки позиционирования. В блоке 8 сравнения определены величина и знак рассогласования по положению. Содержимое реверсивного счетчика 5 равно нулю и с выходов компараторов 11 и 12 на коммутатор

2 поступает код, которому соответствует прохождение импульсов на первый выход коммутатора 2. Выходной. сигнал функционального преобразователя 3 такйе равен нулю.

По комалде "Пуск" от преобразователя 4 .од-аналог в соответствии с определенным в блоке 8 сравнения знаком рассогласования по положению на вход привода 6 поступает минимальная величина задания скорости, .соответствующая младшему разряду преобразователя 4,код-аналог, I

Привод начинает перемещение объекта 13. При этом на одном из выходов датчика 7 перемещения появляются импульсы, которые через элемент т ИЛИ 10 и коммутатор 2 поступают на первый вход функционального преобразователя

3. На выходе функционального преобразователя 3 в соответствии с зависимостью х вша = -/

6 разователя 4 код-аналог увеличивается от нуля аналоговый сигнал задания скорости. Привод разгоняется с заданным ускорением.

Одновременно импульсы с первого выхода коммутатора 2 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 5, а на вторые входы компараторов 11 и 12 в .параллельном коде поступает возрастающая величина перемещения при разгоне

Изменение положения объекта 13 регистрируется в реверсивном счетчике 9 и с первого выхода блока 8. сравнения на второй вход компаратора

7 91 второй вход реверсивного счетчика 5, а на вторые входы компаратора ll u

12 поступает уменьшающаяся величина, равная остающемуся пути до заданной точки позиционирования плюс величина, соответствующая единице. младшего разряда датчика 7 перемещения, Когда объект 13 достигает заданной точки позиционирования, на пер eoM выходе блока 8 сравнения появляется нулевая величина рассогласования по положению, на выходах реверсивного счетчика 5 и функциональ" ного преобразователя 3 - единичный код. С приходом следующего импульса от датчика 7 перемещения содержимое реверсивного счетчика 5 и выходной сигнал функционального преобразователя:3 становятся равными нулю, а на выходах блока 8 сравнения устанавливается рассогласование по положению, равное единице, и изменяется код зна ка рассогласования.

Привод тормозится до нулевой скорости, а на входы коммутатора 2 поступает код, которому соответстует разомкнутое состояние второго его выхода и замкнутое состояние первого выхода, поскольку на входах компараторов 11 и 12 разности величин положительные.

Таким образом, коммутатор 2 оказывается подготовленным к возможному перебегу привода на величину, большую единицы младшего разряда датчика

7 перемещения. При перебеге импульсы от датчика 7 перемещения через элемент ИЛИ 10 и коммутатор 2 поступают на первый вход функционального преобразователя 3, на выходе которого начинает нарастать код задания скорости. На выходе преобразователя

4 код-аналог аналоговый сигнал задания скорости приводу 6 увеличивается от нуля, причем знак сигнала — в соответствии с изменившимся кодом знака рассогласования по положению, поступающего с выхода блока 8 сравнения. известное и.в случае его применения, например в роботах-манипуляторах, позволит получить значительный технико-экономический эффект. формула изобретения

Цифровое устройство для управле 0 ния позиционным приводом, содержащее задающий блок, коммутатор;. функциональный преобразователь, преобразователь код-аналог, первый реверсивный счетчик, привод, механически связанный с датчиком перемещения, .о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности устройства, в него введены первый и второй компараторы, второй-реверсивный о счетчик, элемент ИЛИ и блок сравнения, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым выходом задающего блока и выходом второго реверсивного счетчика, а первый и второй выходы - с первым входом первого компаратора и первым входом преобразователя код-аналог, выход которого подключен к входу привода, а второй вход - к выходу зо функционального преобразователя,первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого реверсивного счетчика и с первым и вторым выходами коммутатора, первым, вторым и третьим входами подключенного соответственно к выходу элемента ИЛИ, выходу первого компаратора и выходу второго компаратора, причем выходы датчика перемещения соединены с соответствующими ю входами элемента ИЛИ и второго реверсивного счетчика, второй и третий выходы задающего блока подключены соответственно к первому входу второго компаратора и третьему входу

45 функци нального преобразователя, а выход первого реверсивного счетчика соединен со вторыми входами первого и второго компараторов.

Привод интенсивно тормозится и реверсируется. Работа устройства по снижению величины задания скорости при подходе к заданной. точке позиционирования протекает аналогично вышеописанному.

Таким образом, по своим точностным характеристикам предлагаемое устройство значительно превосходит

Источнйки информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Батоврин А.А. и др. Цифровые системы управления электроприводами.

Л., "Энергия", 1979, с. 241.

2. Авторское свидетельство СССР

lP 624205, кл. Ci 05 8 llj06, 1977 (прототип3 .

911459

Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. М5

Заказ 1123/37 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель С. Дунаев

Редактор Л. Филь Техред )А.фабианец Корректор С. Шекмар