Система автоматического регулирования

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСКИ ПУБЛИН Ы 51) 6 0 5 В 1 3/ 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ пьтрукто АН УСС кое бюр е свидетельство СССР05 В 19/04, 1979,свидетельство СССР057, кл Л 05 В 19/04,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСОРО РЕГУЛИРОВАНИЯ, содержащая последовательно соединенные накопитель энергии,высоковольтный коммутатор и рабочийэлектрод, последовательно соединенные датчик тока, преобразователь сиг"нал-вероятность, первый блок памяти,регулирующий блок, усилитель.мощности и исполнительный механизм, последовательно соединенные первый амплитудные селектор и первый блок форьщрования тактирующих импульсов, подключенный выходом к управляющему входду первого блока памяти, вход амплитудного селектора соединен с выходом датчика тока, а второй выход накопителя энергии соединен с обрабатываемым изделием, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества обработки отливок путем повышения надежности и точности работы устройства, :в нее дополнительно введены второйблок памяти, второй амплитудный селектор, второй блс формирования тактирующих импульсов, расширитель импульсов и коммутатор, соединенный выходом с входом исполнительного механизма, а входом - с прямым выходом расширителя импульсов, инверсный выход которого подключен к первому входу второго блока памяти,ю с вторым входом, которого соединен выход второго блока формирования тактирующих импульсов, вход второго амплитудного селектора соединен с выходом С датчика тока, а выход - с входом второго блока формирования тактирующих импульсов, вход раширителя импульсов соединен с выходом первого блока фррмирования тактирующих импульсов, выход второго блока памяти соединен с вторым входом регулирующего блока.1095134 20 25 5560 Изобретение относится к системам промышленной автоматики, в частности к системам автоматического регулирования электроимпульсных установок, например установок для очистки литья и установок для снятия, остаточных напряжений швов сварных конструкций.Известно устройство для автоматического регулирования электроимпульсных установок, в котором величина межэлектродного промежутка поддерживается в зависимости от величины раэрядного тока, измеренного при помощи датчика, индуктивно связанного с разрядной цепью установки, причем при вырабатывании управляющего воздействия используются вероятностные характеристики входных сигналов, по которым определяется степень достоверности поступающей информации 1,Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор межэлектродного промежутка электроимпульсной уст ановки, содержащий последовательно соединенные датчик тока, преобразователь сигнал-вероятность, блок памяти, регулирующий блок, усилители мощности, исполнительный механизм вертикального перемеще-, ния электрода, последовательно соединенные амплитудный селектор и блок формирования тактирующих импульсов, выходом подключенный к управляющему входу блока памяти, а вход амплитудного селектора соединен с выходом датчика тока.В таком регуляторе сигнал с датчи-З 5 ка тока, пропорциональный амплитудному значению импульсного тока, протекающего в разрядной цепи установки при разряде емкостного накопителя на обрабатываемую деталь, поступает на 40 вход преобразователя сигнал-вероятность, на выходе которого получает значение условной вероятности измене-. ния межэлектродного промежутка. С выхода преобразователя сигнал поступает на блок памяти, производящий накопление поступающей информации и передачу ее в регулирующий блок, гдес помощью схем совпадения определяются комбинации состояний выходов .реги стров блока памяти, указывающие на то, что вероятность отклонения сигнала превысила установленный предел, При превышении установленного предела вероятности отклонения сигналас выхода регулирующего блока черезусилители мощности подается командаувеличить или уменьшить промежутокна исполнительный привод, кинематически связанный с электродом, Электрод перемещается до тех пор, пока врегистрах блока памяти не исчезнут комбинации, указывающие на отклонениев режиме работы устройства.Применение амплитудного селекторасовместно с блоком формирования так тирующих импульсов, угравляющего ра- ботой регистров блока памяти, позволяет производить отсеивание сигналов,поступивших с датчика при так называемыххолостыхразрядах, Этиразряды характеризуются тем, что они протекают при отсутствии сформированного канала электронной проводимости,ток в цепи обусловлен только ионнойпроводимостью жидкости и его амплитуда в несколько раз меньше чем амплитуда тока протекающего в цепи при разряде со сформированным каналом проводимости (при неизменном значениимежэлектродного промежутка). Частота такиххолостыхразрядов достаточно велика, они могут происходить при,любом значении межэлектродного промежутка, с его ростом их частота увеличивается. Отклонения амплитуды прихолостыхразрядах значительнопревышает предельное значение величины случайного отклонения 21,1Недостаток регулятора заключается в низкой точности и надежности,обусловленной тем, что в нем отсутствуют средстваг позволяющие отличать отдельныехолостые 1 ф разряды,которые могут происходить при любомрежиме работы установки от режимахолостых разрядов , в которыйэлектроимпульсная установка можетперейти при резком увеличении величины межэлектродного промежутка после очередного разряда, вследствие,например, разрушения формовочныхсмесей, покрывающих иэделие, смещения изделия или выхода электрода впроцессе движения за его пределы. Известно, что при увеличении величины межэлектродного промежутка до определенных значений электрические разряды полностью прекратятся и в жидкости будут протекать только ионные токи, которые по амплитуде не отличаются от холостых разрядов, Поэтому если в процессе работы установки по каким-то причинам промежуток резко увеличится, то разряды в ее цепи прекратятся и она перейдет в режим холостых разрядов. Эти ситуации возникают при обработке отливок, имеющих большие габаритные размеры и резкие перепады высот обрабатываемой поверхности, или наличие в ней больших масс формовочных смесей, которые разрушаются при разрядах. В этих ситуациях значения сигналов, поступающих с датчиков скачкообразно, уменьшаются до величины меньшей, чем порог срабатывания амплитудного селектора. При этом на блок памяти не будут поступать сигналы управления с блока формирования тактирующих импульсов, что приводит к прекращению записи поступающей информации с преобразователя сигналвероятность н потере воэможности вырабатывания управляющего воздействия.Целью изобретения является повышение качества обработки отливок путемповышения надежности и точности работы устройства, 5Поставленная и-чь достигается тем,что в систему автоматического регулирования, содержащую последовательносоединенные накопитель энергии, высоковольтный коммутатор и рабочий 1 Оэлектрод, последовательно соединенныедатчик тока, преобразователь сигналвероятность, первый блок памяти, регулирующий блок, усилитель мощностии исполнительный механизм, последовательно соединенные первый амплитудный селектор и первый блок формирования тактирующих импульсов, подключенный выходом к управляющемувходу первого блока памяти, вход ам Оплитудного сел ктора соединен с выходом датчика тока, а второй выход накопателя энергии соединен с обраба- .тываемым изделием, дополнительно введены второй блок памяти, второй амплитудный селектор, второй блок формирования тактирующих импульсов,расширитель импульсов и коммутатор,соединенный выходом с вторым входомисполнительного механизма, а входом -с прямым выходом расширителя импульсов, инверсный выход которого подключен к первому входу второго блока памяти,с вторым входом которогосоединен выход второго блока формирования тактирующих импуль- . З 5сов, вход второго амплитудного селектора соединен с выходом датчика тока, а выход - с входом второго блока формирования тактирующих импульсов, вход расширителя импульсов сое Одинен с выходом первого блока формирования тактирующих импульсов, выход второго блока памяти соединен свторым входом регулирующего блока.На чертеже пРиведена функциональная схема устройства.Устройство содержит накопительэнергии 1, высоковольтный коммутатор2,рабочий электрод 3, датчик 4 тока,преобразователь сигнал-вероятность5, первый блок памяти 6, регулирующий блок 7, усилитель мощности 8,исполнительный механизм 9, первый амплитудный селектор 10, йервый блокформирования тактирующих импульсов,11, обрабатываемое изделие 12, второй блок памяти 13, второй амплитудный .селектор 14, второй блок формирования тактирующих импульсов 15,расширитель импульсов 16, коммутатор17. 60Преобразователь сигнал-вероятность5 содержит 2 п пороговых элементов 18и 2 п спусковых элементов 19,Первый блок памяти б содержиткрегистров сдвига 20 разрядности 2 п, у Второй блок памяти 13 содержит крегистров сдвига 21.Исполнительный механизм 9 содержитпривод вертикального перемещения 22и привод горизонтальногО перемещения23.Устройство работает следующим образом,Поскольку процесс носит стохастический характер, то амплитудное значение текущей реализации импульса тока 1; может отличаться от математического ожидания амплитуды впритех же условиях на величину случайного отклонениями. Величина случайного отклонения амплитуды распределенапо нормальному закону и может изменяться,от 0 до предельного значения=36, т.етекущее значение амплитуды при неизменных условиях реализации может колебаться около математического ожидания в диапазоне от щ 36 до т) + 36Диапазон возможных случайных отклонений амплитуд разделяют на 2 пуровней дискретизации. Номера уровней отсчитывают от среднего уровня,вверх до (+п)-ного, вниз до (-и)-ного. Для каждого уровня можно определить условную вероятность того, чтоамплитуда при случайном отклонениипревысит его, т,е, каждому уровнюсоответствует определенное значениевероятности случайного отклонения,Величину вероятности можно определить из выражения где ф - табулированная функция Лапласа;С - уровень дискретизации.Средний уровень принимается равным математическому ожидани) амплитуды щу при заданном режиме. От него вверх до (+и)-ного и вниз до (-й) - нбго (симметрично при нормальном законе распределения) в соответствии с априорными данными о величине среднеквадратичного отклонения, квантуя по вероятности случайного отклонения весь диапазон предполагаемого изменения амплитуд, выставляются остальные уровни срабатывания пороговых устройств. Амплитудный селектор 10 настраивается на пропуск импульсов, амплитуда которых превышает амплитуду холостых разрядов 0 1 рАмплитудный селектор 14 настраивается на пропуск сигналов, отличных от нуля.Оператор электроимпульсной установки включает ее и посредством пульта управления задает необходимую траекторию перемещения электрода 3 над обрабатываемой отливкой, При этом электрод 3 начинает горизонтальноеПри поступлении следующего сигналапроисходит сдвиг информации в регистрах блока памяти б на один шаг,При этом информация с первого регистра переносится во второй, со второго в третий, с кв Х-й, а в первый регистр заносится информацияо текущем импульсе,60 65 движение, а накопитель энергии 1заряжается до напряжения срабатывания высоковольтного коммутатора 2.После включения блока 2 в разряднойцепи установки протекает ток, наводящий ЭДС в обмотке датчика 4, С выхода датчика 4 сигнал, пРопорциональный току в разрядной цепи, поступаетна входы пороговых элементов 18 преобразователя сигнал-вероятность 5,амплитудных селекторов 10 и 14, Пороговые устройства, уровень настрой-,ки которых ниже амплитуды сигнала сдатчика, срабатывают и запускаютподключенные к их выходам спусковыеэлементы 19, с выхода которых сигнал 15поступает на информационные входыпервого регистра блока памяти, приэтом если амплитуда сигнала с датчика выше амплитуды холостых разряДОВ, аМПлИтудный селектОР 10 запус-.тит, блок формирования тактирующих импульсов 11, который подает сигнал на управляемые входы регистров блокапамяти 6 и на расширитель импульсов16. С выхода расширителя импульсов16 на установленный вход регистровблока памяти 6 поступит сигнал, разрешающий запись информации, и в разряды регистра, подключенные к сработавшим спусковым элементам 19, будет занесена информация причем в разря 30 ды регистра, подключенные к инверсным выходам спусковых элементов 19,1 Ф 1 занесутся состояние логического 0 а разряды, соедйненные с прямыми выходами - состояние логической 1 35 Так как срабатывают спусковые элементы, подключенные к выходам только тех пороговых устройств, уровень которых превышен амплитудой входного сигнала, то состояние, в которое , 40 переходит первый регистр 20, полностью определяется уровнем, которого достигла амплитуда сигнала, Поскольку каждому уровню соответствует определенное значение вероятности 45о случайного отклонения, то код, занесенный в первый регистр 20 соответствует вероятности. Например, если при поступлении сигнала сработало пороговое устройство, настроенное на уровень ву + 3, то вероятность тог, что отхлонение вызвано случайныьы причинами, равна 1,5 В, Поскольку уровни выставлены с шагом по вероятноститО Размерность кОда В регистрах соответствует единицам вероятности. С выхода регистров блока памяти 6 сигналы поступают на входы регули рующего блока 7, которые контролируют состояние регистров и определяют, что вероятность отклонения сигнала превысила установленный предел. Блок 7 объединяет выходы разрядов разных регистров, выбирая сочетания состояний выходов, которые дают значение вероятности, превышающее установленный уровень. Например, если сигнал при одной реализации превысил уровень, соответствующий вероятности случайного отклонения Р О : 0,5, то если он превысит его дважды Р О = 0,5 0,5 - 0,25, трижды - 0,125, при этом расчет вероятности того, что произо-. шло отклонение режима Рд р соответственно для двух превышений Рор, = 1- 0,25 ж 0,75, для трех Р, : 0,875 н т.д. Поскольку пороговое значение вероятности могут давать различные сочетания регистров, т,е. несколько сочетаний, то схем совпадения в блоке 7 несколько, а их выходы на усилитель мощности подаются через схему ИЛИ, входящую в регулирующий блок 7, Поскольку сигнал может отклоняться от математического ожидания как вверх, так и вниз, то существуют сочетания, дающие вероятность Р +.в сторону увеличения и в сторону уменьшения от задания. Так как пороговые уровни выставлены симметрично относительно ш, а разряды регистров изменяются от (-п) -ного до (+и)-ного (исключая нулевой), то и схема регулирующего блока, состоящего из схем совпадения, является также симметричной. С выхода блока 7, если после поступления оче; редного сигнала образуется сочетание разрядов в регистрах, дающее значение Ро (в большую или меньшую сторону) больше установленного уровня, через ,схему ИЛИ сигнал поступает на усилЫ тель мощности 8, который усиливает сигнал и подает на исполнительный при- вод 9, кинематически связанный с электродом 3, команду увеличить или уменьшить величину межэлектродного промежутка. Электрод 3 перемещается до тех пор, пока в регистрах не исчезнут комбинации, дающие Р .больше установленного уровня Р до и. Изменение Р до фп производится подклю-. чением входа блока 8 к выходам других разрядов регистров.Если при очередной реализации процесса произойдет холостой разряд, то информация в блок памяти 6 с выхода преобразователя занесена не будет, так как амплитудный селектор 10 не сработает и не запустит блок формирования тактирующих импульсов 11, что в свою очередь, включит рас,ыФитель импульсов 16, При этом сигнал логического 0, поступающий с выхода расширителя импульса 16,1095134 Сост авит ель П ЛудрявцевРедактор Ч,Бандура Техред Л.Микеш корректор И. Николаичук Заказ 3596/29 Тираж 842 ПодписноеВНИИПИ ГосударстВенного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Филиал ППППатент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 произведет сброс информации, занесенной в регистры блока памяти 6, и отключит коммутатор 17, а сигнал логической 1 ф, поступающий с инверсного выхода расширителя импульсов 16 на установленный вход регистров 21 блока памяти 13, даст разрешение на запись логической 1, постоянно присутствующей на входе первого регистра блока памяти 13. Поступление каждого последующего сигнала с 1 О амплитудой, соответствующей холостому разряду, приведет к сдвигу информации на шаг посредством управляющего тактового импульса, поступающего с выхода блока формирования тактирующих импульсов 15. При заполнении всего регистра блока памяти 13 на выходе блока 7 формируется сигнал и через усилитель мощности 8 иисполнительный привод 9 кинематически 2 О связанный с электродом 3, даст команду на перемещение электрода 3 вниз до установления нормального промежутка.Применение в данном устройстве амплитудного селектора 14, блока формирования тактирующих импульсов 15 и расширителя импульсов 16 позволяет определять сигналы, поступающие при холостых разрядах, и управлять блоками памяти. Применение параллельных, объединенных входами цепочек,состоящих из порогового устройства испусковой схемы, позволяет определятьусловную вероятность того, что про"изошло отклонение режима работы установки от заданного,Применение регистров сдвига позволяет запоминать информацию об амплитуде К предыдущих реализаций,Применение регулирующего блока 7позволяет выявлять комбинации состояния выходов регистров, дающие условную вероятность отклонения режимабольше допустимого уровня. Применение усилителей мощности позволяетусиливать сигнал до параметров, необходимых для включения исполнитель,ного привода. Применение предлагаемой системыпо сравнению с базовой (прототип 1позволяет исключить ложные команды,подаваемые регулятором при фхолостых разрядах, повысить точностьработы регулятора, повысить его надежность, увеличить ресурс работыоборудования эхжктроимпульсной установки. Предполагаемый эффект от внедрения одного регулятора составляет5 тыс. руб,