Устройство для сглаживания прерывных изменений заданного значения

СОЮЗ СОВЕТСКИХШНЧВФиецеиРЕСПУБЛИК У(50 6 05 В 19/18 НЫЙ КОМИТЕТ СССРИ ОТНРЫТИйГОСУДАРСТВПО ДЕЛАМ х. в -лй ппгаайОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИДЕТЕЛ СТВУ ВТОРСКОЬЮУ Св(72) Шлайхер Зигфрид, Келлер Ехени Улеман Бернд (ГДР)(71) Феб Нумерик ффКарл Марксфф (ГДР)(54)(57) 1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ СГЛАЖИВАНИЯ ПРЕРЬВНЫХИЗМЕНЕНИЙ ЗАДАННОГОЗНАЧЕНИЯ, образуеыюх интерполяторомв устройстве числового программногоуправления и подаваеьеях на контур регулирования положения в качестве задающей величины, с применением элементов, обеспечивающих переход отстарого заданного значения к новомузаданному значению по заданной функциональной зависимости от времени,отличающееся тем, чтов нем предусмотрев сравнивающий блок2, первый вход которого подключен квыходу интерппятора 1, интегрирую,ЯО 1018108 А щее звено 3, вход которого соединен с выходом сравнивающего блока 2, а выход - со входом блока умножения 4, выход которого подключен к второму входу сравнивающего блока 2, а также Функциональный блок б, .первый вход которого соединен с первым входом сравнивающего блока 2 второй входс выходом сравнивающего блока 2 выход - со вторым входом блоха увщожения 4, а третий вход. - с выходом ис.точника опорного сигнала.2, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что функциональный баок содержит первый и второй элементы 7 и 8 образования абсолютных величин, выходами соединен- Е ные соответственно с первым и вторьм входамн элемента сложения 9, выход которого через пропорциональное зве" но соединен с первым входом сравнивающего элемента, выход которого соЕ динеи с выходом блока, а второй вход-Я с третьим входом блока, входы элементов 7 и 8 образования абсолютных величин подключены соответственно к 1 ааа, первому и второму входам блока. ювДля того, чтобы контур регулирования положения, на который подано задающее воздействие, обеспечил высокую точность позиционирования при коротком времени позиционирования, производится сглаживание прерынных характеристик заданного значения ско 25 рости, чем достигается уравнивание характеристики ускорения заданного значения с той характеристикой уско- З 0 рения заданного значения, которую может реализовать привод контура регулирования положения. Однако при этом не приводится схема для практической реализации указанной взаимо связи,Известно устройство позиционирования (неакцептонанная заявка фРГ9 2420284), которое выполняет трапецеидальную характеристику скорости 40 при разгоне и торможении. Трапецеи-.дальная характеристика скорости уже в определенной мере сглаживает скачкообразное изменение заданного значения45Однако в этом устройстве остаются еще имеющиеся места разрыва непрерывности и начале и н конце трапеции. Кроме того, требуются особые затраты,чтобы устройство позиционирования соблюдало баланс пути перемещения.,Известно также устройство для непрерывного задания скачкообразно изменяющегося заданного значения контура регулирования (акцептованная заявка ФРГ М 1513190), содержащее потенциометр, на полэунковом контакте которого при передвижении его вырабатывается трапецеидальная характеристика заданного значения. Разрывы непрерывности н начале и в конце трапеции сглаживаются в том случае, если обмотка потенциометра выполненав виде функциональной обмотки с нелинейной функциональной зависимостьюот времени. 65 Изобретение относится к устройствам числоного программного управления любого назначения.Известно ( "ХегКвЕатнесЬпй", 1975, М 11, с. 689, 690), что при процессах позиционирования на станкам с числовым программным управлением споссб задания задающего воздействия имеет большое влияние на достигаемую точность позиционирования. Эта связь действует тем сильнее, чем ,выше скорость позиционирования. При" вод может реагировать на скачкообразное задание нового заданного значения скорости максимальным ноэможным ускорением и при достижении но вой заданной позиции максимальным ,возможным торможением.Однако укаэанным приводом нельзя осуществить подход в новую заданную позицию без перерегулирования. . 20 Данное устройство защищает от разрывов непрерывности в характеристике заданного значения только при полном управлении функциональной обмотки, т.е. при скачке заданного значения определенной величины. Скачки заданного значения других значений требуют иных передвижений ползунка потенциометра, поэтому сглаживание разрывов непрерывности в начале и в конце трапеции, обусловленное функциональной обмоткой, не действует. Этим возможность прижнения такого устройства ограничена только на скачок заданного значения на определенную величину, что совершенно непригодно для применения в контурных устройствах числового программного управления. Кроме того, требуются еще особые затраты, чтобы обеспечить точный баланс пути перемещения, который должно обеспечить устройство ,числового программного управления.Известно ИегМазтесЬпдЕ 1, 1977, В 7, с. 379), что при позиционировании, оптимиронанном по времени, можно дискретным способом определить начало торможения и регулирование замедления торможения и использовать для этого н качестве исходных величин максимальное ускорение, мгновенную скорость, оставшуюся величину перемещения и требуемую путь торможения, и устанавливать взаимную связь между ними.Необходимое для этого время вычисления допускает только ограниченную точность вычисления, так как погрешность при позиционировании не должна превышать определенную величину, то по крайней мере в конце пози" ционировании перемещение по оставшемуся пути происходит с более низкой скоростью, определяющуюся погрешностью вычисления, Этим нарушается оптимальная по времени характеристика процесса торможения.Цель изобретения - улучшить сглаживающий эффект схемы для сглаживания прерынных изменений заданного значения, а также уменьшить затраты на вычисление н целом для оптимального по времени позиционирования, 1Недостатки, описанные в характеристике известных технических решений, имеют свою причину в отсутствии выполнения сглаживания прерывного изменения заданного значения переменной величины.Поэтому, в основу изобретения положена задача создать устройство для сглаживания прерынных изменений заданного значения, которые в устройстве числового программного управления вырабатываются интерполятором и которые подаются в контур регулирования положения в качестве задающейвеличины, применяя при этом элементыобеспечивающие переход от старогозаданного значения к новому заданному значению в функциональной временной зависимости, при которой за счетсглаживания устраняются разрывынепрерывности в характеристиках заданного значения независимо от величивы изменения заданного значения, нетребуются особые затраты для обеспечения баланса пути перемещения и Одля уменьшения разбросов погрешностиперемещения.Цель достигается тем, что в устройстве для сглаживания прерывныхизменений заданного значения предусмотрены сравнивающий блок, уменьшаевнй вход которого подключен к выходуинтерполятора, интегрирующее звено,подключенное после блока образования.разности, блок образования произведения, соединенный через его первыйвход с выходом интегрирующего звена,обратная связь с выхода блока образования произведения на вычитаемяйвход сравнивающего блока, а также 25функциональный блок, первый и второйвход которого по отдельности соединены с одним из входов или с выходомсравнивающего блока и выход которогосоединен с вторьм входом блока обра- ЗОзования произведения.При исполнении функциональногоблока и при подключении первого входа к уменьшаемому входу и второговхода к выходу сравнивающего блокафункциональный блок имеет на входедва элемента образования абсолютныхвеличин после которых включен элемент сложения с последующим пропорциональным звеном и на выходе имеетсяэлемент вычитания, уменьшаемый вход 4 Окоторого подключен к источнику опор- .ного сигнала и вычитаеьиюй вход которого подключен к выходу пропорционального звена.Эта схема сглаживает быстрые иэ 45менения заданного значения, возникающие, в местах разрыва непрерывности любой характеристики заданногозначения, При этом медленные изменения заданного значения не подлежат 50существенному сглаживанию,На фиг,1. приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - характеристики заданных значений и коэффициента усиления во вре- менной зависимости и относительно друг друга,К .интерполятору 1 устройства числового программного управления подключен,уменьшаемый вход сравнивающе го блока 2. Интегрирующее звено 3 соединено с выходом блока 2, первый вход блока 4 умножения соединен с выходом интегрирующего звена 3. Контур 5 регулирования положения уст ройства числового программного управления соединен с выходом блока 4 умножения, который испольэуют, кроме того, для обратной связи на вычитаемый вход блока 2 образования разности.Функциональный блок 6 содержиз первый блок 7 образования абсолютной величины, второй элемент 8 образования абсолютной величины, элемент 9 сложения, пропорциональное звено 10 и элемент 11 вычитания,Вход первого блока 7 образования абсолютной величины подключен к уменьшаемому входу сравнивающего блока 2, вход второго элемента 8 образования абсолютной величины подключен к выходу блока 2.Один вход элемента 9 сложения подключен к первому элементу 7 образования абсолютной величины и дру; . гой вход - к второму блоку 8 образования абсолютной величины. Вход "пропорционального звена 10 соединен с выходом элемента 9 сложения, а выход его подключен к вычитаемому входу элемента 11 вычитания. Умень- ;шаемый вход элемента 11 вычитания подключен к источнику 12 опорного сигнала. Выход элемента 11 вычитания ,соединен с вторым входом блока 4 образования произведения, а также с контуром 5 регулирования положения,Устройство работает следующим образом.Интерполятор 11 выдает заданное значение скорости Чзорр, которое в начале и в конце позиционирования имеет скачкообразную характеристику (фиг. 2 а).Блок 2 образования разности уменьшает это заданное значение скорости Ч 5 .( на величину измененного заданного значения скорости Чзоа 4 которое имеется на выходе блока 4 образования произведения, т;е, на выходе блока 2 образования разности появляется характеристика Ч,1 (Фиг.24 )Значение М преобразуется вйтегрирующим звеном 3 в характеристику Ч 9 (Фиг. 2 с).В блоке 4 образования произведения значение М умножается ва коэффициент усиления (, являющийся в свою очередь переменной величиной и вырабатывающийся функциональным блоком б (Фиг. 2 д). С выхода блока 4 образования произведения подаетсе на контур 5 регулирования положения уже названное заданное значение скорости Чзоре 4 . на фиг. 2 е доказано, что это заданное значение скорости Чор 4 в принципе имеет трапецеидальную форму, но при этом сглажены разрывы непрерывности трапеции.Если на контур 5 регулирования положения подается сглаженное задан1 О 181 О 8 Заказ 3543/4 Подписно ВВИИТираж ППП "Патент",од,ул.Проектная илиал,Ужг Фиг Г ное значение скорости У 9 орр 4, то процесс позиционирования происходит оптимально по времени и без перерегулирования.КоэФфициент усилейиязависит от коэффициента усиления о, вырабатывающегося в источнике 12 опорного сигнала, от коэффициента М пропорционального звена 10, от переработанного блоком 7, образования абсолютной величины заданного значения скорости Чалое и от переработанного блоком 8 образования абсолютной величины значения Ч . С учетом функций связи элемента 9 сложения и элемента 11 вычитания действует 15ю.. ="со ф 1 С"зоей 1+ ЮЫ 2Подобный сглаживающий эффект заданного значения скорости 20 можно осуществить и при помощи функционального блока б, построенного иначе чем описанный,и вырабатывающего поэтому коэффициент усиления, об разующнйся по другому закону. 256 ои Непосредственная выдача коэффициента усиления М с выхода функционального блока б дает возможность еще больше сглаживать выходную скорость контура 5 регулирования положения, если он имеет специальный управляющий вход для этого коэффициен-. та усиления 1 . Это выгодно особен- ф но в случае больших скачков заданноначения ЧэоОЕЕсли не произвести отдельное подключение обоих блоков 7 и 8 образования абсолютных величин на уменьшаемый вход и на выход блока 2 образования разности,. а вместо этого уменьшаемого входа или вместо этого выхода используетвя вычитаемый вход блока 2 образования разности, то необходимо осуществить дополнитвльную арифметическую операцию, чтобы обеспечить подвод требуемых слагаемых на элемент 9 сложения.Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной ведомством по изобретательству Германской Демократической республики.