Устройство позиционирования

О оь 1 енаеЬ Ъ ),Рэ ОПИ(:АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республих(23) ПриоритетОпубл;ковано 230181, Бюллетень И 9 3Дата опубликования описания30181 5)М Кз С 05 В 19/29 Государственный комитет СССР но дедам изобретений н открытий(71) Заявитель Минский радиотехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ Изобретение относится к антоматике и может быть использовано в по зиционных системах управления различными промышленными объектами.Известно устройство для автоматическогоозиционирования, содержащее последовательно соединенные блок управления, реле, схему управления сервомотором, путевой датчик, червячный механизм, нагрузку, преобразователь аналог-код, вычитающий счетчик и дискриминатор, выход которого подключен ко второму входу реле, задатчик положения, выходы которого подключены ко вторым входам вычитающего счетчика и дискримина" тора, дисплей, связанный с вычитающим счетчиком, причем второй выход реле подключен ко второму входу схемы управления сервомотором 1).Недостатком известного устройства является низкая точность,обусловненная тем, что информация о положе" нии нагрузки поступает только в число-импульсном коде.Наиболее близким по технической сущности является позиционная сервосистема, имеющая три фазы скорости и цифровое управление 2, содероащая последовательно соединенные блок задания, блок вычитания, преобразователь код-аналог, усилитель,сервопринод, нагрузку и путевой датчик, первый выход которого соединенсо вторым входом блока вычитания,последовательно соединенные вентиль,иннертор, счетчик, счетный вход которого присоединен к ныходу схемыИЛИ, а выход соединен со вторым 10 входом сервопринода, перную схемуИ, входы которой соединены со вторымвйходом путевого датчика и вторымвыходом сервопривода, а выход черезусилитель импульсов присоединен ко 15 входу схемы ИЛИ, вторую схему И,входы которой снязаны со нторымвыходом путевого датчика и третьимвыходом сервопривода, а выход - сдругим входом схемы ЙЛИ, при этом 20 входы вентиля соединены со вторымвыходом блока задания и выходомблока вычитания.Известное устройство перемещаетнагрузку в заданное положение н три 25 этапа: разгон, движение с постояннойскоростью и торможение. При этомпредйолагается, что путь разгона равен пути торможения 2.Однако влияние сухого трения и 30 постоянных возмущений, которые имеютместо, например, в шахтных подъемныхмашинах, лифтах, промышленных роботах - манипулятора и др., изменяетпути разгона и торможения в широкихпределах, причем увеличение путиразгона сопровождается уменьшением,пути торможения и наоборот. Поэтомуизвестное устройство обладает низкойточностью и ограниченной областьюприменения,Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения.Поставленная цель достигается тем,что в устройство позиционирования,содержащее последовательно соединенные задаъчик кода, блок вычитания,преобразователь код-аналог, усилительсервопривод, нагрузку и путевойдатчик, первый выход которого подключен ко второму входу блока вычитания, и последовательно соединенныевентиль, инвертор и первый счетчик,выход которого годключен ко второмувходу сервопривода, счетный входк выходу элемента ИЛИ, а также элемента И, входами соединенный со вторыми выходами сервопривода и путевого датчика, выходом - со входомудвоителя импульсов, первый вход вентиля соединен со вторым выходом задатчика кода, а второй его вход - свыходом блока вычитания, введенвторой счетчик и последовательно соединенные умножитель импульсов, реверсивный счетчик, элемент И, генератор импульсов, элемент запрета иделитель частоты, выходом подключенный к первому входу элемент ИЛИ,второй вход которого соединен с выходом второго счетчика, счетным входом подключенного к выходу удвоителя импульсов, а установочным - ковторому выходу задатчика кода, второй выход путевого датчика подключенко второму входу элемента ИЛИ ивторому входу элемента запрета, выход которого соединен с вычитающимвходом реверсивного счетчика, второйвход генератора импульсов подключенк третьему выходу сервопривода,а установочный вход реверсивногосчетчика введен со вторым выходомэадатчика кодавыходом блока задания,второй выход путевого датчика подключен ко второму входу схемы ИЛИи второму входу схемы запрета, выход которой соединен с вычитающимвходом реверсивного счетчика, второйвход генератора импульсов подключенк третьему выходу сервопривода, аустановочный вход реверсивного счетчика связан со вторым выходом блоказадания.Ба чертеже представлена блоксхема предлагаемого устройства.Она содержит задатчик 1 кода,блок 2 вычитания, преобразователь 3код-аналог, усилитеь 4, сервопривод 5, нагрузку 6, путевой датчик 7,вентиль 8, инвертор 9, первый счетчик 10, схему ИЛИ 11, удвоительимпульсов 12, элемент И 13, второйсчетчик 14, умножитель 15 импульсов,реверсивный счетчик 16, элемент И 17,генератор 10 импульсов, элемент 19запрета и делитель 20 частоты,Задатчик 1 кода выдает цифровойкод перемещения, которое необходимоотработать, устанавливает в исходноесостояние второй счетчик 14, обнуляет реверсивный счетчик 16 и управляет работой вентиля 8. Блок 2 вычитания определяет разность между заданным положением нагрузки б, поступающим с задатчнка 1, и ее действительным положением, поступающим спервого выхода путевого датчика 7.Преобразователь 3 код-аналог преобразует код этой разности в аналого вый сигнал, который усиливается усйлителем 4. Сервопривод 5 обеспечивает один из трех возможных режимовработы устройства: разгон, движениес постоянной скоростью и торможение.25 При этом в режимах разгон и торможе-.ние на нагрузку б действуют Равныепо модулю и противоположные по знаку силы или моменты сил. Переводсервопривода 5 с режима разгона врежим движения с постоянной скоростью осуществляется автоматически.Причем разгону соответствует логическая единица на втором выходе сервопривода 5, а движению с постоянной скоростью - логическая единица 35на его третьем выходе. Перевод сервопривода 5 в режим торможения происходит по сигналу, поступающемуна его второй вход. Отработка малыхначальных рассогласований, не пре вышающих некоторой заранее известной величины, осуществляется путемпропорционального регулирования.Путевой датчик 7 определяет действительное положение нагрузки б ивыдает его в параллельном и числоимпульсном коде, Вентиль 8 управляет занесением кода начальной ошибкив первый счетчик 10. Иввертор 9 обеспечивает отрицательный знак кодаэтой ошибки. Элемент ИЛИ 11 позволяет иЪменять содержимое первоесчетчика 10 как по сигналам от делителя, частоты 20, так и по сигналам,поступающим со второго выхода путевого датчика 7. Схема И 13 и удвоитель 12 импульсов позволяет изменятьсодержимое второго счетчика 14 навеличину, равную удвоенному числуэлементарных шагов пути разгона.В реверсивном счетчике 16 запоминается величина, пропорциональная числу элементарных шагов пути разгона, поступающая с выхода умножителя 15 импульсов. Элемент И 17, генератор 18 импульсов и элемент 19 запрета обеспечивают выдачу число-импульсного кода содержимого реверсивного счетчика 16 н режиме движения с постоянной скоростью н паузах между сигналами на втором выходе путевого датчика 7. При этом первый и второй входы генератора 18 импульсов служат соответственно для его включения и выключения. Делитель частоты 20 обеспечивает деление числа входных импульсов на величину, равную содержимому второго счетчика 14.Система работает следующим образом.В начальный момент, по сигналу со второго выхода блока 1 задания, реверсивный счетчик 16 устанавливается в "0", во второй счетчик 14 заносится заранее известная о:рицатель ная величина 5 , а в первый счетчик 10 через нентиль 8 и иннертор 9 отрицательное значение начальной ошибки, поступающее с выхода блока 2 вычитания, На первом входе сервопри вода 5 появляется сигнал ошибки, поступающий от блока 2 вычитания, через преобразователь 3 код-аналог и усилитель 4. Сервопринод 5 начинает работать в режиме разгона, При этом на его втором выходе появляется логическая единица, а на третьем - логический нуль. Направление движения определяется знаком сигнала ошибки. Сигнал о деиствительном положении нагрузки 6 поступает с первого выхода путевого датчика 7 на второй нход блока 2 вычитания, где определяется значение ошибки по положению. Кроме того, на второр выходе путевого датчика 7 периодически появляется импульсный сигнал, свидетельствующий об изменении положения нагрузки на элементарный шаг, соответствующий единице младшего разряда. Импульсы со второго выхода путе- ф) ного датчика 7 поступают через схему ИЛИ 11 на счетный вход первого счетчика 10, через элемент И 13 и удвоитель 12 импульсов на счетный вход второго счетчика 14 и через элемент И 13 и умножитель 15 импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 16.При достижении сорноприводом 5 заданной скорости, ой автоматически ЭО переключается в режим движения с постоянной скоростью. Этому соответствует появление логического нуля на втором выходе сернопривода 5 и появление логической единицы на его третьем выходе. Логический нуль на втором выходе сервопривода 5 закрывает элемент И 13 и запрещает дальнейшее поступление импульсов со второго выхода путевого датчика 7 на суммирующий вход реверсивного счет чика 16 и счетный вход второго счетчика 14. К этому моменту содержимое второго счетчика 14 равное 25-с, а содержимое реверсивного счетчика 16 равняется 5 о 5.1, где 5 - числа 65 элементарных шагов пути разгона;5 о - известная заранее целая постоянная величина, определяющая начальное состояние второго счетчика 14 и коэффициент умножения умножителя 15 импульсов. Появление логической единицы на третьем выходе сервопривода 5 приводит к включению генератора 18, импульсы от которого по- ступают на нычитающи 1 вход реверсивного счетчика 16 и на первыи вход делителя 20 частоты, Делитель 20 час-тоты делит число импульсон, поступающих на его первый вход на число, равное содержимому второго счетчика 14, т.е. на 25 -5 Импульсы с ныхода делителя 20 частоты через элемент ИЛИ 11 поступают на счетный вход первого счетчика 10, Введение в устройство элемента 19 запрета позволяет исключить одновременное поступление импульсов на входы элемент ИЛИ 11. В результате импульсы от генератора 18 поступают на счетный вход первого счетчика 10 в паузах между импульсами со стороны выхода путевого датчика 7 Выключение генератора 18 происходит по сигналу от элемента И 17, который появляется н момент, когда содержимое реверсинного счетчика 16 станетравным нулю. Поэтому на первый вход делителя частоты поступит 5 о 5 импульсов, а с его выхода через элемент ИЛИ 11 на счетный вход первого счетчика 10 - 5 5 /(25 -5 о) импульсов. Последнее соответствует числу элементарных шагов пути торможения 52, которое связано с числом элементарных шагов пути разгона 5 соотношением1/5 + 1/52 = 2/5 , (4) где 5 О - постоянная величина, зависящая от параметров сервопривода 5.Таким образом, в начале режима движения с постоянной скоростью к первоначальному содержимому первого счетчика 10, равному значению начальной ошибки с отрицательным знаком, прибавляют величину, равную сумме элементарных шагов путей разгона и торможения. При этом число шагов пути торможения равно числу импульсов, поступивших на первый вход элемент ИЛИ 11 от делителя 20 частоты, а число шагов пути разгона - числу импульсов, поступивших на ;.Второй вход элемент ИЛИ 11 непосредственно со второго ныхода. путевого датчика 7. В процессе движения с постоянной скоростью первый счетчик 10 продолжает подсчет импульсов, поступающих на второй вход элемент ИЛИ 11 со второго выхода путевого датчика 7. Поэтому к моменту начала торможения содержимое первого счетчика 10 станет равным нулю и на второй вход сервопривода 5 поступит сигнал, переключающий сервопривод нФилиал П г. Ужгор режим торможения. Этот режим длится до тех пор, пока скорость перемещения нагрузки не станет равной нулю,В предложенном устройстве определение момента начала торможения осуществляется в соответствии с соотношением (1), в которое входит величина Б, зависящая от конкретного значения возмущения, действующего на нагрузку. Это позволяет повысить точность устройства при наличии сухо- о го трения в механических передачах и применить его в тех случаях, когда постоянные возмущения оказывают существенное влияние и значительно меняются,рт цикла к циклу. 15Таким образом, применение в устройстве новых элементов второго счетчика, умножителя импульсов, реверсивного счетчика, элементе И, генератора импульсов, элементе запрета и 20 делителя частоты позволило повысить ее точность и расширить область применения. Наиболее целесообразно его использование для управления движением промышленных роботов-манипуляторов, в лифтах и шахтах подъемных машинах. Формула изобретения Устройство позиционирования, содержащее последовательно соединенные задатчик кода, блок вычитания, преобразователь код-аналог, усилитель, сервопривод, нагрузку и путевой дат чик, первый выход которого подключен ко второму входу блока вычитания, и последовательно соединенные вентиль,ВНИИПИ Заказ 10045/61Тираж 951 Подписное инвертор и первый счетчик, выход которого подключен ко второму входусервопривода, счетный вход к выходуэлемента ИЛИ, а также элемент И,входами соединенный со вторыми выходами сервопривода и путевого датчика, выходом - со входом удвоителяимпульооь, первый вход вентиля соединен со вторым выходом задатчикакода, а второй вход - с выходом блока вычитания, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения устройства, в него введены второй счетчик и последовательно соединенные умножитель импульсов, реверсивный счетчик, элемент И, генератор импульсов, элемент запрета и делитель частоты, выходом подключенныйР первому входу элемента ИЛИ, второйвход которого соединен с выходом второго счетчика, счетным входом подключенного к выходу удвоителя импуль"сов, а установочным - ко второму выходу задатчика кода, второй выходпутевого датчика подключен ко второму входу элемента ИГЛ и второму входЬэлемента запрета, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, второй вход генератора импульсов подключен к третьемувыходу сервопривода, а установочныйвход реверсивного счетчика соединенсо вторым выходом задатчика кода. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Р 4081732,кл. 6 05 В 19/28, опублик. 1970. 2. Патент СШЛ Р 3906324,кл. а 05 В 13/00, (прототип),