Способ управления скоростью рабочего органа и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1399523 51 5 В 11/О ГО ПО РЕТЕНИ ЛЬСТЕЦ ОРСКОМ ВЕННОЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИ(71) Киевский институт автоматикиим. ХХЧ съезда КПСС(56) Авторское свидетельство СССРУ 1062435, кл. Р 15 В 11/02, 1982.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ РАБОЧЕГО ОРГАНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение м.б. использованов станках, промышленных роботах и летательных аппаратах. Цель изобретения - расширение диапазона управленияи повышение быстродействия и надежности устройства. Исполнительные цилиндры.4, 5 кинематически связаны суммирующим механизмом 6 с рабочим органом7, и их полости 8, 9 и 10, 11 подключены к гидроусилителям 2, 3. Системаконтроля скорости рабочего органа содержит датчики 12, 13 скорости, переключатели 14, 15, два датчика положения, имеющие контакты 16, 7, 18 и19, 20, 21 соотв и компараторы 22,23. Сигнальные входы переключателей14, 15 соединены с блоком 1 управления, управляющие входы - с выходамикомлараторов 22, 23, а выходы черезконтакты 16, 19 - с управляющими входами гидроусилителей 2, 3, к к-рымподключены контакты 16, 17, 21 и 19,20, 18 соотв. Входы компараторов 22,23 соединены с задатчиком опорногосигнала и с одним из датчиков 12, 13.Опорный сигнал сравнивается с сигналами датчиков 12, 13 и при достиженииего равенства с сигнало датчика одного из приводов осуществляется останов другого привода. 2 с.п, ф-лы,2 илИзобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в системах управления станков, промышленных роботов и летательных аппара 5 тов.Целью изобретения является расширение диапазона управления и повьшение быстродействия и надежности.На фиг,1 изображена схема устрайства для осуществления способа управления скоростью рабочего органа; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.Устройство содержит блок 1 управ ления, два привода (не обозначены) с гцпроусилителями 2, 3 и исполнительными цилиндрами 4, 5, кинематически связанными суммирующим механизмом 6 с рабочим органом 7 и подклю ченными полостями 8, 9 и 10, 11 к гидроусилителям 2, 3, а также задатчик опорного сигнала (не изображен) Система контроля скорости рабочего органа выполнена в виде датчиков 12 25 13 скорости цилиндров 4, 5, переключателей 14, 15, двух датчиков положения, имеющих контакты 16-18 и 19-21 соответственно и компараторов 22, 23. При этом сигнальные входы переключа- ЗО телей 14, 15 соединены с блоком 1, управляюЩие входы - с выходами компараторов 22, 23, а выходы через кон- такты 16, 19 - с управляющими входами гидроусилителей 2, 3, к которым подключены контакты 16, 17, 21 и 19, 20, 18 соответственно. При этом входыкомпараторов 22, 23 соединены с задатчиком опорного сигнала и с одним из датчиков 12 13, 40Гидроусилители 2, 3 соединены через обратные клапаны 24, 25 с источником 26 рабочей среды и со сливом в резервуар 27, Блок 1 имеет шины 28- 30, на входах гидроусилителей 2, 3 имеются электромеханические преобразователи (не обозначены).На Фиг. 1, 3 обозначено; х х- скорости цилиндров 4, 5, Ч Ч сигналы на управляющих входах гидро- усилителей 2, 3; х - скорость рабо 50 чего органа 7; С - моменты переключений; "., - временные интервалы; ЧЭ 1, Ч , - сигналы запрета на выходах компараторов 22, 23; Ч- сигнал за 15 датчика опорного сигнала; Чо, Ч сигналы датчиков 12, 13; х, - скорость, соответствующая опорному сигналу Чон(2) Способ управления скоростью рабо" чего органа осуществляется следующим образом,Задатчик опорного сигнала формирует опорный сигнал, а блок 1 - сигнал управления для создания перепадов давления в полостях 8, 9 и 10, 11 цилиндров 4, 5 приводов путем подключения их к источнику 26 рабочей среды и сливу в резервуар 27. Для этого в момент времени С с шины 28 блока 1 через переключатели 14, 15 подаются сигналы Ч Ч на управляющие входы гидроусилителей 2, 3, осуществляющих подключение полостей 8, 9 и 10, 11 к источнику 26 и резервуару 27. По истечении временных интервалови 71 (определяемых временами Фазовых за-= паздываний приводов) происходит нарастание скоростей х хцилиндров 4, 5. Поскольку на входах компараторов 22, 23 присутствует опорный сигнал, переключатели 14, 15 обеспечивают передачу сигналов Ч,и Ч на управляющие входы гидроусилителей. При этом вследствие нахождения параметров, определяющих процессы нарастания скоростей х хв области случайных значений, процессы изменения скоростей от нуля до установившегося значения происходят неодинаково по траекториям, определяемым мгновенными значениями параметров следующих соотношений (передаточных Функций):лх, к еИ(Б) = - =- --- (1)Ч, а,Б + 1л-5х ке1 (В)Ч а 8+1где к , к и а 1, а- соответственно статические и динамические параметры двух приводов.При движении цилиндров 4, 5 осуществляется непрерывный контроль скорости перемещения рабочего органа 7 путем измерения датчиками 12, 13 скоростей х х . Поскольку одновременно Формируется задающий сигнал, соответствующий заданной скорости, в виде опорного сигнала Ч, на входах компараторов 22, .23 осуществляется сравнение опорного сигнала Ч с сигналами р х р (5,х,Где /5 д - коэффициенты пропорциональности, При достижении равенства указанных сигналов на входах одного из компараторов 22 или 23 на его выходе формируется импульс9523 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 з 139 напряжения - сигнал Ч или Ч подаваемый на управляющий вход соответствующего переключателя 4 или 15, который отключает сигнал Ч, или Ч от входа гидроусилителя 2 или 3. В результате полости 8, 9 или 10, 11 отключаются от источника 26 рабочей среды и резервуара 27.Передаточные функции (1) и (2) записаны для идеальных математических моделей преобразовательной и силовой части привода. В реальных приводах вследствие внутренних шумов и внешних помех, постоянного дрейфа статических и динамических параметров относительно средних значений, явлений гистереэиса мгновенные значения параметров ддлжны рассматриваться в виде аддитивной смеси постоянной составляющей и помехи. Следовательно, параметры передаточных функций (1) и (2) можно представить суммой их математических ожиданий тп(с) и центрированных слулчайных функций ш(с) в виде следующих соотношений:к;И) = шк И) + ш(с);7; (е) = ш,(с) + Йл., (с); (3)а 1(С) = т с;(с) + ш ;(С) где Й - аддитивный шум 1-го параметра.Если составляющие шумов и помех по своему частотному диапазону перекрывают друг друга, то при подаче на вход устройства сигналов Ч, и Ч управления в соответствии с уравнениями (1)-(3) возникают переходные процессы в виде изменения координат х, и х векторов скоростей в соответствии с уравнениями:х= (А о + А,е )Ч,(Е); (4)х = (А о + Ае т )Ч (5 где Я, - корень уравнения а, Я + 1 = О;Б - корень уравнения аБ + = О.Вследствие флуктуаций параметров характеристических уравнений переходные процессы изменения скоростей происходят неоднозначно, т.е, случайным образом.Вследствие изменения скоростей х и х возникают перемещения х, и хцилиндров 4, 5, которые преобразовываются в пропорциональные сигналы напряжения.Далее, напряжения, пропорциональ. ные сигналам х и х сравниваются с опорным напряжением Ч, для формиро вания сигналов запрета Ч, и Ч в соответствии с соотношениями: Чз . Чоп ъ х 2 (6)Чз. = Ч, - р х (7) где р и р - коэффициенты прспорциональности,Результатом сравнения сигналов по уравнениям (6) и (7) является формирование релейного сигнала запрета в соответствии с уравнениемЧ, при р х Ч. Ч(х ,х ) = здп (8)Ч при в,н,ЧщУравнения (6) и (7) описывают состязательный режим двух прчводов в конфликтной ситуации, а уравнение (8) - условия разрешения конфликтной ситуации. Так, например, если состязательный режим разрешился в пользу цилиндра 5 вследствие его преимуществ по быстродействию, то выполняется второе условие уравнения (8), т.е. цилиндр 4 остановлен. Таким образом, на серию входных импульсов управления процессы изменения скоростей х и х имеют на диаграмме следующие участки: совместный режим (когда сигнал управления подается на оба привода, происходят процесс нарастания скороетей и процессы сравнения опорного сигнала с сигналами, пропорциональными скоростям); автономный режим, соответствующий остановке одного из приводов и движению другого в соответствии с сигналом управления и действующей нагрузкой. При этом к нагрузке, осуществляемой рабочим органом 7, в любой момент времени приложено совместное усилие двух цилиндров 4, 5 в результате сложения их скоростей на участке состязательного режима:х = х,(С) + х 1(Е) приГи (9) х, (г,) = х,или х (с) при), (10) где .1- момент времени, соответствующий отключению одного иэ приводов.Таким образом, на серию входных сигналов управления к нагрузке подключается то один, то другой привод, причем случайным образом. В динамических режимах к нагрузке подключены оба привода,. а в статических режимах - один, Величина опорного сигнала выбирается таким образом, что,в момент Т цилиндр 4 или 5 останавливаЪется и продолжается нарастание скорости другого цилиндра 5 или 4.В момент Ссрабатывает датчик положения, последний контактом 19 или16 отключает управляющий вход гидро 5 139 усилителя 3 или 2 от блока 1, и цилиндр 5 или 4 останавливается, при этом замыкаются контакты 20, 21 или 17, 18 для движения в обратном направлении, которое происходит при подаче сигнала с шины 29 блока 1 в интервале времени от 1 до 1., после чего могут осуществляться повторные двойные ходы от Сэ до , и т.д.В случае, если на участке устайовившегося движения одного иэ цилиндров 4 или 5 произойдет, например, увеличение нагрузки на рабочем органе 7 и его движение замедлится, то произойдет уменьшение сигнала р,1, или р х , и в момент, когда он ста" нет меньше опорного сигнала, произойдет подключение другого цилиндра 5 или 4.Формула изобретения1, Способ управления скоростью ра"- бочего органа, включающий формирование задающего сигнала для создания перепадов давления в полостях двух кинематически связанных между собой приводов путем подключения их к источнику рабочей среды и сливу, непрерывный контроль скорости перемещения рабочего органа и отключение одного из приводов от источника рабочей сре". ды по достижении заданной скорости, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона управления и повьппения быстродействия и надежности, контроль скорости осуществляется путем измерения скоростей каждого из приводов, а задающий сигнал 9523 6формируется в виде опорного сигнала,который сравнивается с сигналами скорости каждого из приводов, и по дос 5тижении равенства опорного сигнала ссигналом скорости одного из приводовосуществляется останов другого привода,2. Устройство для управления скоростью рабочего органа, содержащееблок управления, два привода с двумягидроусилителями и двумя исполнительными цилиндрами, кинематически связанными с рабочим органом и подключенными полостями к гидроусилителям,а также систему контроля скорости рабочего органа, связанную с блоком управления и управляющими входами гидроусилителей, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения диапазона управления и повышения надежности,оно снабжено задатчиком опорного сигнала и суммирующим механизмом для соединения цилиндров с рабочим органом,2 Ь а система контроля выполнена в видедвух датчиков скорости цилиндров,двух переключателей, двух компараторов и двух датчиков положения, имеющих по три контакта, при этом сигЗо нальные входы переключателей соединены с блоками управления, управляющиевходы - с выходами компараторов, авыходы через контакты датчиков положения - с управляющими входами гидроусилителей, к каждому из которых подключены два контакта одного и одинконтакт другого датчиков положения,а входы каждого компаратора соединеныс задатчиком опорного сигнала и с одним из датчиков скорости,139952. ставитель С.Рождхред М.Дидык венский Коррек актор Н.Слободяник Бутяга Закал 2657 38 Тираж 652 НИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий 35, Москва, Ж, Раушская наб