Устройство для управления следящим приводом

Номер патента: 1416939

Автор: Коган

Есть еще 2 страницы.

Смотреть все страницы или скачать ZIP архив

Текст

. С 05 В 19/40 СССР1978.ССР1985. СЛЕ(54) УСТРОЙСТВО ДЯ 1 ЦИМ ПРИВОДОМ (57) Изобретени тике и предназн ДЛЯ УПРАВЛЕ относится к автомачено для использова ОЪ Ф 2,1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВ(56) АвторскоВ 736052, кл.АвторскоеВ 1308988, кл ния в системах числового программногоуправления станками, Целью изобретения является повышение точности упвления в условиях помех. Устройствоуправления следящим приводом содержит генератор 1 импульсов, делите "ли 2,3, 6 частоты, многоканальныйгенератор 5 одиночных импульсов, первый элемент 4 задержки, формирователь9 строб-импульсов, дискриминатор 7.Поставленная цель достигается введением второго элемента 13 задержки,формирователя 12 импульсов, блока 11контроля и элемента ИЛИ 10, 1416939Изобретение относится к автоматике и предназначено для использования в системах числового программного управления станками (СЧПУ).Целью изобретения является повышение точности управления в условиях помех.На Фиг. 1 изображена Функциональная схема устройства для управления 10 следящим приводом; на Фиг, 2 - Формирователь строб-импульсов; на фиг.3 временная диаграмма работы формирова теля строб-импульсов; на Фиг.4 - многоканальный генератор одиночных им пульсов; на фиг, 5 - второй делитель частоты; на фиг. б - третий делитель частоты; на фиг. 7 - дискриминатор; на фиг. 8 - блок контроля; на Фиг9 в временная диаграмма работы блока кон троля; на Фиг. 10 - то же, для элемента И 8; на фиг. 11 - то же, для ф многоканального генератора 5 одиночных импульсов (формирование импульсов по 1 и 2 выходам); на Фиг, 12 - то 25 же, формирование импульсов по 3 и 4 выходам; на фиг, 13 - диаграмма работы дискриминатора 7.Устройство для управления следящим приводом содержит генератор 1 импуль сов, первый делитель 2 частоты, второй делитель 3 частоты, первый элемент 4 задержки, многоканальный генератор 5 одиночных импульсов, третий делитель 6 частоты, дискриминатор 7, элемент И 8, формирователь 9 строб- импульсов, элемент ИЛИ 10, блок 11 контроля, формирователь 12 импульса, второй элемент 13 задержки. Формирователь строб-импульсов (Фиг. 2) содержит элементы И 14 и 15, элемент НЕ 16 и элемент И 17. Многоканальный генератор одиночных импульсов (фиг.4) содержит триггеры 18, - 24, регистр 25, элемент 2 И-НЕ 26, элемент НЕ 27 и элемент ИЛИ 28, Делители частоты (Фиг. 5 и б) содержат триггеры 29 37. Блок контроля (фиг. 8) содержит триггеры 38, 39.Устройство для управления следящим приводом работает следующим образом.Исходное состояние устройства, а также его состояние после отработки возможного рассогласования на выходе дискриминатора 7 при включении, следующее. Тактовая последовательность с выхода генератора 1 импульсов через первый элемент 4 задержки поступает на первый вход многоканального гене"Ф ратора 5 одиночных импульсов, где эти импульсы формируют по каждому синхронизированному входному импульсу соответствующий одиночный импульс на выходе. Кроме того, тактовая последовательность импульсов поступает на второй вход второго делителя 3 частоты, а также через первый делитель 2 частоты на второй вход третьего делителя 6 частоты. Период следования импульсов генератора 1 импульсов определяет величину элементарного скачка фазы второго делителя 3 частоты, т.е. дискретность перемещения, Однако этот период должен быть настолько большим а длительность импульсов настолько мала,- чтобы обеспечить устойчивую работу второго делителя 3 частоты и многоканального генератора 5 одиночных импульсов. Частота следования полезных импульсов на первом входе устройства должна быть намного меньше частоты следования счетных импульсов на втором входе третьего делителя 6 частоты.Из выходных импульсных последовательностей третьего делителя 6 частоты формирователь 9 строб-импульсов формирует три строб-импульса, т,е, строб-импульсы 1, 2 и 3, На первом и третьем выходах второго делителя 3 частоты формируются соответственно строб-импульсы 4 и 5. Указанные пять строб-импульсов служат для синхронизации входных импульсов многоканального генератора 5 одиночных импульсов, Поскольку в исходном состоянии входные импульсы присутствуют только на первом входе многоканального генератора 5 одиночных импульсов, а на третьем и четвертом его входах их нет, то одиночные импульсы появляются попеременно на первом и втором выходах. Поступая на третий делитель б частоты, они создают попеременно единичные скачки Фазы строб-импульса на выходах формирователя 9 строб-импульсов в положительную и отрицательную сторону относительно некоторого среднего значения фазы. Поскольку строб-импульсы 1, 2, 3 формируются из выходных импульсных последовательностей третьего делителя 6 частоты,то их элементарные скачки фазы определяются периодом следования счетных импульсов на втором входе третьего пелителя 6 частоты.При описании исходного состоянияустройства было использовано понятиео среднем значении фазы, под которымпонимается то значение фазы строб.5импульсов с выхода формирователя 9строб-импульсов, когда отслеживаемыйи-й импульс на первом входе устройства не изменяет свое значение фазы(рассогласования нет) и его фаза отличается от значения фазы центрастроб-импульса 1 не более чем на величину элементарного скачка,По переднему фронту каждого стробимпульса 1 с.первого выхода формирователя 9 строб-импульсов с помощьюэлемента 13 задержки и формирователя12 импульса формируется импульс защиты, расположенный в центре стробимпульса 1. Этот импульс защиты через элемент ИЛИ 10 разрешает совместно со строб-импульсом 1 прохождениеприсутствующих на первом входе устройства импульсов (сигналов обратнойсвязи) через элемент И 8. Ввиду наличия импульсов на выходе элемента И 8блок 11 контроля на своем выходеформирует потенциал " 1", разрешающийпрохождение импульсов защиты с выхода формирователя 12 импульса черезэлемент ИЛИ 10.Импульсы, прошедшие через первыйвход элемента И 8, образуют на,первом входе дискриминатора 7 последовательность с частотой следования тойже, что и у импульсов с второго выхода второго делителя 3 частоты. Равенство частот следования импульсовна первом и втором входах дискриминатОра 7 обеспечивается соответству 40ющим выбором частоты следования импульсов с выхода генератора 1 импульсов и коэффициентом деления второгоделителя 3 частоты. Условием отсутствия рассогласования на выходе дискри.минатора 7 является сдвиг фаз импуль 45сных последовательностей на его перавом и втором входах на 180 . Еслиасдвиг фаз не равен 180, то на выходе дискриминатора 7 создается рассогласование, после отработки которого изменяется фаза импульсов напервом входе устройства и сдвиг фазв 180 восстанавливается. А так каких относительный сдвиг по фазе равена180 , то на выходе дискриминатора7 рассогласование отсутствует.Строб-импульсы, формируемые в устройстве, определены следующим образом,Строб-импульс 1 - последовательность импульсов, длительность которых равна заданному периоду следования импульсов на первом входе устройства. Частота следования строб-импульса 1 определяется требуемым диапазоном сигнала рассогласования на выходе дискриминатора 7 таким образом, чтобы путем стробирования на элементе И 8 на первый вход дискриминатора 7 пропускался бы не каждый импульс с первого входа устройства , а например, и-й. Это, кроме того, определяет коэффициент деления второго делителя 3 частоты.Строб-импульсы 2 - последовательность импульсов, время действия которых соответствует второй половине строб-импульса 1, при этом их передний фронт совпадает с центром строб- импульса 1 и установкой первого триггера 32 третьего делителя 6 частоты в в нуль.Строб-импуль".ы 3 - последовательность импульсов, действующая в отсутствии строб-импульса 1, причем каждый импульс по своей длительнОсти соответствует времени пребывания первого триггера 32 третьего делителя 6 частоты в состоянии единицы.Строб-импульсы 4 - последовательность импульсов, соответствующая нулевому состоянию первого триггера 29 второго делителя 3 частоты.Строб-импульсы 5 - последовательность импульсов, соответствующая единичному состоянию первого триггера 29 второго делителя 3 частоты.В процессе работы устройства возможны следующие случаи.Случай 1. На втором и третьем входах устройства импульсы отсутствуют. В этом случае на первом и третьем входах второго делителя 3 частоты одиночных импульсов нет и на его вто" ром выходе импульсная последовательность имеет постоянное значение фазы. Дискриминатор , выявляя относительно фазы этих импульсов возможные флюктуоационные отклонения от 180 фазы и-х входных импульсов, формирует на своем выходе сигнал рассогласования для компенсации этого отклонения, С другой стороны, возможные флюктуации фа" зы и-х импульсов определяют их временное положение относительно центра строб-импульса 1Если очередной и-й импульс поступает на первый вход уст 5 14 ройства до момента появления центра строб-импульса 1, то он по второму входу многоканального генератора 5 одиночных импульсов запоминается в нем . С приходом переднего фронта строб-импульса 2 производится соответствующая синхронизация и очередным импульсом тактовой последовательности на первом входе многоканального генератора 5 одиночных импульсов на его первом выходе формируется одиночный импульс. Этим импульсом по первому входу третьего делителя 6 частоты устанавливается в единицу его первый триггер 32, Если же очередной п-й импульс поступает в интервале времени между центром и концом строб-импуль-. са 1, то после окончания последнего передним фронтом первого поступившего строб-импульса 3 в многоканальном генераторе 5 одиночных импульсов производится соответствующая синхронизация и очередным импульсом тактовой последовательности на его втором выходе формируется одиночный импульс. Этот импульс по третьему входу третьего делителя 6 частоты устанавливает в ноль его первый триггер 32. В результате изменения состояния первого триггера 32 третьего делителя 6 частоты создается элементарный скачок фазы выходных строб-импульсов формирователя 9 строб-импульсов, которые перемещаются так, чтобы п-й импульс приблизился к центру строба 1.Поскольку формирование передних фронтов, строб-импульса 2 и строб-импульса 3 происходит после поступления очередного счетного импульса на второй вход третьего делителя 6 частоты, то изменение состояния .его первого триггера 32 по установочным входам происходит в промежутке времени между этими счетными импульсами, чем повышается устойчивость работы второго делителя 3 частоты. Используемые здесь счетные импульсы получаются путем деления с определенным коэффици-; ентом первым делителем 2 частоты тактовой последовательности импульсов генератора 1 импульсов, Их период следования определяет величину элементарного скачка фазы строб-импульсов на выходе Формирователя 9 строб-импульсов. Она должна быть, с одной стороны, минимальной для обеспечения точности слежения, с другой сто 16939 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 роны, такой, чтобы при максимальной возможной скорости изменения фазы п-го импульса нентр строб-импульса от него не отставал, тем самым осуществляя постоянное слежение за и-м импульсом,Кроме того, слежение за и-м импульсом ставит требование выбирать длительность импульса защиты так, чтобы каждый следующий друг за другом и-й импульс появлялся бы в течение времени действия импульса защиты, Это сделает возможным прохождение п-го импульса через первый вход элемента И 8. Наличие каждого очередного и-го импульса на втором входе блока 11 контроля обеспечит постоянное присутствие. импульса защиты на третьем входе элемента И 8.В рассмотренном случае устройство находитсяв режиме динамического равновесия.Случай 2. На второй вход устройства поступает импульс перемещения в положительном направпении. Этот импуль" через третий вход многоканального генератора 5 одиночных импульсов запоминается в последнем, С приходом переднего фронта строб-импульса 4 произвоцится соответствующая синхронизация и импульсом тактовой последовательности, задержанным на первом элементе 4 задержки, на третьем выходе многоканального генератора 5 одиночных импульсов формируется одиночный импульс. Этот импульс по первому входу второго делителя 3 частоты устанавливает в единицу его первый триггер 29.Если же на третий вход устройства поступает импульс перемещения в отрицательном направлении, то этот импульс, так же как и импульс по второму входу устройства, обеспечивает Формирование по строб-импульсу 5 одиночного импульса на четвертом выходе многоканального генератора 5 одиночных импульсов. Сформированный одиночный имнульс по третьему входу второго делителя 3 частоты устанавливает в нуль его первый триггер 29.Изменение состояния первого триггера 29 второго делителя 3 частоты в дополнение к счетным импульсам создает элементарный скачок фазы импульсной последовательности на втором входе дискриминатора 1, на выходе которого в зависимости от знака из 7 14менения фазь формируется соответствующее рассогласование, поступающее на.выход устройства,Поскольку формирование одиночныхимпульсов осуществляется по задержанным импульсам тактовой последовательности, то изменение состояния первоготриггера 29 второго делителя 3 частоты по его установочным входам осуществляется в интервале времени междусчетными импульсами,Случай 3. На импульсную последовательность, поступающую. на первыйвход устройства, воздействуют помехи,в результате чего возможно появлениеодиночных ложных импульсов или ихкратковременной пачки, а также пропадание и-го импульса,Если ложный импульс или их пачкапоявятая в отсутствие импульса защиты, а также после и-го импульса поодну с ним сторону от центра импульса защиты, совмещенного с центромстроб-импульса 1, то состояние устройства не нарушится. При их же расположении по разные стороны относительно указанного центра, если первымпрйходит и-й импульс, то происходитнарушение только фазы на выходах формирователя 9 строб-импульсов на величину элементарного скачка фазы в третьем делителе 6 частоты. Однако сприходом очередного и-го импульса этонарушение устраняется. Подобное нарушение работы на :остоянии выхода дискриминатора 7 не сказывается. Если же первыми приходят ложные импульсы, то возникающее при этом . ложное отклонение величины сигналарассогласования на выходе дискриминатора 7 будет незначительным из-за малой длительности импульса защиты по сравнению с длительностью строб-импульса 1. После окончания действия помехи и с поступлением и-го импульса ложное отклонение в величине сигнала рассогласования устраняется,Таким образом, уменьшение длитель" ности импульса защиты обеспечивает повышение точности управления в условиях помех в виде ложных импульсов. Однако длительность импульса защиты должна быть настолько большей, чтобы отслеживаемый и-й импульс не выходил за его пределы при возникновении фазовых скачков строб-импульса 1 во время слежеия за и-м импульсом, ког 16939 8 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 да скорость изменения его фазы наибольшая,Если воздействие помехи вызываетпропадание и-го импульса, то по заднему фронту .импульса защиты на выходе блока 11 контроля устанавливается уровень 0, который через элементИЛИ 10 разрешает прием следующих и-химпульсов через элемент И 8 уже впределах длительности очередногостробилпульса 1. Такое состояниесохранится до тех пор, пока и-й импульс не попадет в зону действия импуль;.а защиты, по заднему фронту которого на выходе блока 11 контролясменится уровень н 0" на 1" и на третий вход элемента 8 через элементИЛИ 10 начнут снова поступать импульсы защиты.Таким образом, блок 11 контроляпозволяет увеличить зону слежения эаи-м импульсом, когда он временно отсутствует или находится вне действияимпульса защиты, например, при включении устройства.Формирователь 9 строб-импульсов(фиг. 2 и 3) работает следующим образом.На третий вход формирователя стробимпульсов поступает импульсная последовательность, которая получается отделения исходных счетных импульсов,на второй вход - импульсная последовательность с частотой следования вдва раза больше чем на третьем входеа на первый вход - импульсы с частотой следования в два раза меньше, чему исходных счетных импульсов, На остальные входы поступают импульсныепоследовательнос и, являющиеся производными от деления импульсов на первом входе. С их помощью на выходеэлемента И 14 появляется каждый 1-тьйимпульс из последовательности импульсов на первомвходе.На выходе элемента И 15 формируются импульсы, соответствующие второйполовине действия импульса на выходеэлемента И 14. Использование инвертора 1 б позволяет получить на выходеэлемента И 17 импульсы в отсутствиеимпульсов на выходе элемента И 14.Пример реализации многоканальногогенератора 5 одиночных импульсовпредставлен на фиг. 4. Он работаетследующим образом.В исходном состоянии на второй,третий и четвертый входы многоканаль 9 1469 ного генератора одиночных импульсов импульсы не поступают и триггеры 18- 24, а также регистр 25 находятся в состоянии сброса. Если по второму,5 третьему или четвертому входам поступит импульс, то соответствующий триггер 18, 19 или 20 установится в единицу. Через пятый, шестой, седьмой и восьмой входы многоканального гене ратора одиночных импульсов на С-входы триггеров 21 - 24 периодически поступают импульсы синхронизации, причем импульсы по пятому и шестому входам разнесены во времени. При этом состояние триггера 18 по переднему фронту синхроимпульса переписывается в триггер 2 1 или 22, а состояние триггеров 19 и 20 - в триггеры 23 и 24 соответственно. Поскольку на первом выходе регистра 25 присутствует "0", то он через элемент 2 И-НЕ 26 на К-входе регистра 25 устанавливает разрешающую запись. Поэтому по перед нему Фронту очередного короткого им пульса по С-входу регистра 25 в него переписывается состояние триггеров21 - 24, а по первому разряду уста" навливается "1", которая на первом выходе регистра 25 и далее на втором входе элемента 2 И-НЕ 26 устанавливается после установки нОн на первомвходе элемента 2 И-НЕ 26, куда черезэлемент НЕ 27 поступает тот же импульс, что и на С-вход регистра 25.В результате на К-входе регистра 25 сохраняется " 1". По заднему фронту импульса на С-входе регистра 25 на первом входе элемента 2 И-НЕ 26 устанавливается "1" и на К-вход регистра 10 25 поступает логический нуль, по которому осуществляется сброс регистра 25, Установка "О" на втором входе элемента 2 И-НЕ 26 переводит К-вход регистра 25 в состояние "1", которая сохраняется до прихода заднего Фронта очередного импульса на С-вход. На время действия импульса по С-входу регистра 25 на ео втором - пятом выходах присутствуют логические состояния, определяемые состоянием триггеров 21 - 24. Если это были состояния " 1", то на соответствующих указанных выходах регистра 25 формируется импульс с длительностью импульса на первом входе многоканального генератора одиночных импульсов, Эти импульсы поступают на соответствующие выходы последнего и, кроме того, на сброс 39соответствующих триггеров, причем сброс триггеров импульсами с второго и третьего выходов регистра 25 осуществляется через элемент ИЛИ 28. Таким образом, канал, по которому сформировался импульс, переводится в исходное состояние.Пример реализации блока 11 контроля представлен на фиг. 8, а его временная диаграмма работы - на фиг.9. Триггер 38 устанавливается по динамическому Б-входу в единицу по отрицательному перепаду переднего фронта импульса на первом входе блока. Состояние 1 - входа триггера 38 переписывается через 0-вход в триггер 39 с приходом на С-вход положительного перепада заднего фронта того же импульса. Если в течение времени действия импульса на первом входе блока на К-вход сброса триггера 38 приходит импульс, то на Я-выходе триггера 39 сохраняется " 1" . Если же в течение указанного времени триггер 38 по К- входу не будет сброшен, то на Я-выи ходе триггера 39 установится 0Формула изобретенияУстройство для управления следящим приводом, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с входом первого делителя частоты, с первым входом второго делителя частоты и через первый элемент задержки - с первым входом многоканального генератора одиночных импульсов, первый выход которого соединен с первым входом третьего делителя частоты, второйевход которого подключен к выходу первого делителя частоты, а третий вход - к второму выходу многоканального генератора одиночных импульсов, второй вход которого соединен с выходом элемента И и с первым входом дискрими" натора, первый вход элемента И является первым входом устрочства для управления следящим приводом, второй вход соединен с первым выходом формирователя строб-импульсов, входи которого подключены к соответствующим выходам третьего делителя частоты, второй и третий выходы формирователя строб-импульсов соединены соответственно с третьим и четвертым входами многоканального генератора одиночных импульсов, пятый и шестой входи кото12 1 ч 1)919 Сщрй-импульс 1 тпр, сщрп 0-иипу ь асхад ЗВФ СщраР СараЮ рого являются вторым и третьим входами устройства для управления следящим приводом, а седьмой и восьмойвходы подключены соответственно кпервому и второму выходам второго делителя частоты, второй и третий входыкоторого соединены соответственно стретьим и четвертым выходами многоканального генератора одиночных импульсов, а третий выход второго делителячастоты - с вторым входом дискриминатора, выход которого является выходом устройства для управления следящим приводом, отличающеесятем, что, с целью повышения точностиуправления, в него введены элементИЛИ, формирователь импульса, блокконтроля и второй элемент задержки,выход которого через формировательимпульса соединен с первым входомблока контроля и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу блока контроля, второй вход которого соединен с выходомэлемента И, выход элемента ИЛИ соединен с тоетьим входом элемента И.1 тульс ьащцв Вход,. ЯдхОд Я-Й/ход арцггера Д-Асхад лрыггераиг,Уар импульсабтрами-ципул Оса йио 8 элеиенаа ЦяудфРЖРы Вьис 1 рорюгрппвеяя 12 юипульс 8 идуаюрайщй

Смотреть

Заявка

4137242, 23.10.1986

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ Ю-9578

КОГАН ВЛАДИМИР АРОНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G05B 19/40

Метки: приводом, следящим

Опубликовано: 15.08.1988

Код ссылки

<a href="https://patents.su/10-1416939-ustrojjstvo-dlya-upravleniya-sledyashhim-privodom.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для управления следящим приводом</a>

Похожие патенты