Устройство регулирования положения для цифрового позиционирования без перерегулирования и с экономией времени

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН5 Н 6 05 В 19/1 ИЕ ИЗОБРЕТЕНМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИ И АВТО рифме - с ис- ифметирым вхо выходом им вхоорного орым извет л и рифмервый и ентыи втоолютныхпервым ожения литель емента к треть ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ, СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(72) Шлайхер Зигфрид, Келлер Ехени улеман Бернд (ГДР)(71) Феб Нумерик фКарл Маркс" (ГДР)(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ЦИФРОВОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ БЕЗ НБРЕРЕГУЛИРОВАНИЯ ИС ЭКОНОМИЕЙ ВРЕМЕНИ, содержащее сравнивающий блок, исполнительный органи дополнительный блок, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что предусмотрен блок образования произведения 2, первый вход которого соединен с, выходом сравнивающего. блока 801026119 д 1, второй вход - с выходомтического блока 15, а выходполнительным органом 3, и арческий блок 15, первым и втдами соединенный с входом исравнивающего блока 1, третдом - с выходом источника осигнала 14 а выходом - с ввходом блока образования прдения 22 устройство по п. 1; оч а ю щ е е с я тем, что атический блок 15 содержит певторой диФференциальные элем7 и 8, выходами через первыйрой элементы образования абвеличин 9 и 10 соединенныеи вторым входами элемента сл11, .выход которого через,усиподключен к первому входу элвычитания 13, второй вход -му входу блока.Областью применения изобретения являИтся контуры регулирования положения, которые, с целью исключения перерегулирования и одновремен. ного обеспечения прохоЖдения цифрового позиционирования в течение малого времени, содержат дополнительный блок. Этот дополнительный блок воздействует на ход начальной ско-. рости контура регулирования положения как при запуске, так и при О торможении.Известны контуры. регулирования положения с дополнительным блоком, реализующие цифровое позиционирование беэ перерегулирования и с эко-. номией времени в целевой позиции.15 Краткое время позиционирования и подвод подвижной частя без перерегулирования в программированную целевую позицию обеспечиваются соответственным воздействием на ход 20 скорости в фазе ускорения и запаздывания процесса позиционирования. В течение названных фаэ ход скорости изменяется с помощью мер, которые прямым или косвенным образом влияют 25 на коэффициент усиления по скорости.По акцептованной заявке ФРГ 9 1109249 (выкладное описание)известно,что заданной скорости, зависимойот отклонения положения, можно датьход параболической формы при цепирегулирования положения, содержащейподключенный контур регулированияскорости вращения, к которому, всвою очередь, подключен контур регулирования тока. Этот ход.сближаетсяполигональной характеристикой с помощью диодов, резисторов и пороговых элементов.По акцептованной заявке ФРГ 40Р 2201924 выкладное описание 1 известно, что параболическую связь меж-ду отклонением положения и заданнойскоростью позиционирования можно реализовать с помощью арифметического 45элемента, причем параболическая связьдостигается ходом статической характеристики элементов.По акцептованной заявке ФРГМ 2304888 выкладное описание) извест 50но, что характеристику усиления параболической формы можно реализоватьпри большом отклонении положения и:переключать на прямую характеристику усиления при малом отклонении, являющемусяпри продолжении процессапозиционирования.Известные решения имеют тот недостаток, что влияние на усиление скорости достигается в зависимости .отактуального отклонения положения. . 60Этот недостаток заключается в толчкообраэном высоком запускном ускорении,нежелательном при использовании различных машин, например станков, связанных с этим возбуждением колебаний 5 и высокой механической нагрузки элементов передачи.Недостатком являются также высокие аппаратные затраты на реализацию параболической связи между ходом скорости и отклонением положения, Кроме того, устройство характеризуется большими аппаратурньми затратами для реализации параболической зависимости, как рна предусмотрена между ходом скорости и отклонением положения.По акцептованной заявке ФРГ Р 2310443 (выкладное описание) известно, что на усиление контура можно влиять в зависимости от отклонения положения и квадрата числа оборотов.Цель изобретения - снижение опасности возбуждения механических колебаний при быстрых процессах позиционирования без перерегулирования, при котором высоко усиление контура регулирования скорости в диапазоне ра-бочей подачи и уменьшается затрата примененных аппаратов.Причина недостаткрв известных технических решений состоит в том, что воздействие на ход скорости происходит без учета хода ускорения исключительно и чаще всего в зави,симости от отклонения положения. Поэтому создано устройство регулирования положения для цифрового позиционирования без перерегулирования и с экономией времени, содержащее сравнивающий блок, образующий путевую разность между заданным значением положения и действительным значением. положения, исполнительный орган и дополнительный блок, который воздействует на ход скорости позиционируемой части при запуске и торможении, при которой про.: тыми средствами коэффициент усиления по скорости создается перемен-. ным, чтобы устранить непостоянное ускорение.Указанная цель дрстигается тем, что в устройстве регулирования положения для. цифрового позиционирования беэ пйререгулирования и с экономией времени, содержащем сравнивающий блок, исполнительный орган и дополнительный блок, предусмотрен блок образования произведения, пер вый вход которого соединен с выхо-. дом сравнивающего блока, второй вход - с выходом арифметического блока, а выход - с исполнительным органом, и арифметический блок, первым и вторым входами соединенный с входом и выходом сравнивающего блока, третьим входом - с выходом источника опорного сигнала, а выходомс вторым входом блока образования произведения.АриФметический блок содержит первый и второй дифференциальные элементы, выходами через первый и вто1026119 разность пути д 5 . Эта разность дб умножается на коэффициент усиления по скорости блоком 2 образования произведения таким образом, что разность пути, поступившая на исполнительный орган 3, изменяется и принимает величинудб = Кдб,В зависимости от разности пути д 5 двигатель 4 производит через передачу 5 вращательное или прямолинейное движение, в результате чего у выхода действительного значения контура регулирования положения образуется актуальная величина действительного значения положения. Первый дифференциальный элемент 7 формирует выходной сигнал, соответствующий временному изменению заданного значения положения Б.з . Выходной сигнал тем самым принимает сначала высокое, значение при выдаче нового заданного значения, а затем уменьшается до нуля, А второй дифференциальный элемент 8 формирует выходной сигнал, величина которого соответстнует временному изменению разности пути. Блоки 9 и 10 образования абсолютной величины устанавливают независимость выходных сигналов двух дифференциальных элементов 7 и 8 от знакаВ сумматоре 11 обрабатываемые таким образом сигналы соединяются и их сумма поступает на следующий усилитель 12 с коэффициентом усиления 1Элемент 13 вычитания уменьшает выданную источником 14 опорного сигнала постоянную выходную неличину на переменную величину,выданную усилителем 12.Постоянная выходная величинаявляется максимальным усилением койтура, определенным устойчивостью.Разность между постоянной выходной Величиной 1 и выданной усилителем 12 дает уже названный коэф-Фициент усиления по скорости 1 с которым нагружается блок,2 образования произведения.Коэффициент усиления по скорости 1 равняется таким образом Коэффициент усиления по скорости зависит от динамических параметрон контура регулирования положения и, с другой стороны, сам воздействует на динамический параметр - разность пути контура регулиронания положения. Таким образом, ко-. эффициент усиления по скорости 1 воздействует на поведение числа оборотов, ускорение и торможение двигателя 4 во время одной операции позиционирования. Следовательно, досрой элементы образования абсолютных величин соединенные с .первым и вто- рым входами элемента сложения, выход которого через усилитель подключен к первому входу элемента вычитания, второй вход - к третьему входу блока.С помощью блока образования произведения, арифметического блока, источника постоянного сигнала и их расположения в контуре регулирования положения достигается то, что коэффициент усиления по скорости во . время процесса позиционирования изменяется таким образом, что он воздействует на число оборотов, ускорение и торможение двигателя во время одной операции.На чертеже показана схема устройства.Цепи прямой связи контура регулирования положения помещены между 20 выходами сравнивающего блока вычитателя 1 и выходами действительного значения контура регулирования положения. блока 2 образования произве- дения и к нему подключен исполни тельный орган 3. Исполнительный орган 3 состоит из двигателя 4 и блока 5 .передачи.Цепь обратной связи устройства регулирования положения включает дат" З 0 чик б положения, выход которого подключен к входу действительного значения блока 1.К входу заданнбго значения блока 1 подведен первый дифференциальный эле.мент 7, а к выходу блока 1 - второй дифФеренциальный элемент 8. К дифференциальному элементу 7 подключен первый элемент 9 образования абсолютной величины, а к дифференциальному элементу 8 - втброй элемент 10 40 образования абсолютной величины. Выходы элементов 9 и 10 образования абсолютной величины подведены на от- . дельные входы сумматора 11, у выхода которого находится усилитель 12. 45Элемент 13 вычитания соединен с выходом усилителя 12, а вход уменьшаемого - с источником 14 опорного сигналаВыход элемента 13 вычитания подведен к отдельному входу блока 2 образования произведения. Дифференциальные элементы 7 и 8, элементы 9 и 10 образования абсолютной величи-. ны, сумматор 11, усилитель 12 и эле-.мент 13 вычитания являются составнымй частями арифметического блока 15.Устройство работает следующим образом., Заданное значение положения Вбопоступает.на вход заданного значе ния, а выданное датчиком б положения действительное значение положения Ь;- на вход действительного значенйя вычитателя 1. Из двух входных величин вычитатель 1 образует 651026119 30 Составитель И,ШвецРедактор Ю.Середа Техред С. Мигунова Корректор А.ИльинАМ Заказ 4557/39 Тираж 874 "ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгородул. Проектная, 4 тигается то, что при изменении заданного значения в виде скачка.или трапеции,.быстрое изменение скорости снижается уже в заданном значении скорости контура регулирования скорости и тем самым иэбегаются высокие толчко- и скачкообразные нагрузки во всем приводе. Этим достигаемое более постоянное изменение действительной скорости во время одной операции позиционирования обеспечивает уменьшенноевозбуждение колебаний станка в фазе по- ", зиционирования и меньшую нагрузку . конструктивных частей.В связи с этими свойствами воэ никает воэможность регулируемого усиления по скорости при низкой скорости необходимого для маленьких контурных ошибок,в режиме контурного управления.м 4Если раздельное соединение обоих дифференциальных элементов 7 и 8 не осуществляется на входе заданного значения и на выходе вычитателя 1, но вместо этого входа за- . данного значения и этого выхода " применяется вход действительного значения вычитателя 1, тогдавоз- никает необходимость в дополнительной арифметической операции, с помощью которой обеспечивается описанная нагрузка для сумматора 11.Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной Ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.