Цифровое устройство для управления позиционным приводом

Союз Советскик Социдлистическик Реслублии.06.80 (2) 2940784/18-24 Закале В 11/26 ем заявки М ярисоедине 23) П риорит дарствсквыП квинтет ЕСЕР лубликовано 07.03.82. Бюллетень 9Вата опубликования описания 07.03,82 ав дваам кзварете и вткрытка(088. 8 2) Авторь изобрете кев В,Н. Филипповичи В,И. Астапов 1) Заявител ВЛЕН,54) ЦИФР Е УСТРОЙСТВО ДЛЯ УП ОЗИЦИОННЫИ ПРИВОДОИ зицион ениящеекциообразый ссвя адающи альный вател етчик анный Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в различныхавтоматических системах, в частностив системах управления роботами-манипуляторами,Известна циФровая следящая система, содержащая последовательно соединенные задающее устройство,цифровой сумматор, регистры управления,преобразователь код-напряжение, корректирующее устройство, усилительнопреобразовательное устройство, исполнительный двигатель, механическисвязанный через редуктор с кодовымдатчиком, выход которого подключенк входу цифрового сумматора, тахогенератор, расположенный на валу исполнительного двигателя, и блок синхронизации 1 1,Недостатком этой системы является невысокая тоцность,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является устройство для управ ным приводом, содерж блок, коммутатор, фу преобразователь, пре код-аналог, реверсив и привод, механическ датчиком перемещения К недостаткам известного устроиства относится, во-первых, то, что одискретность отсчета положения по им"пульсному датчику ограничивается, раз"рядностью преобразователя код-аналог,что не позволяет иметь высокую точность позиционирования независимо 15от величины полного хода механизма,во-вторых, то, что имеет место неконтролируемый выбег при остановемеханизма, что приводит к накоплению ошибки отсчета положения при многократных перемещениях без возвратав исходное нулевое положение и, слеовательно, к снижению точности иадежности.Входы Выходы 3 91Цель изобретения - повышение точности и надежности устройства.Поставленная цель Достигаетсятем, что в устройство введены первыйи второй компараторы, второй реверсивный счетчик, элемент ИЛИ и блоксравнения, первый и второй. входы которого соединены соответственно спервым выходом задающего блока и вы"ходом втооого реверсивного счетчика,а первый и второй выходы - с первымвходом первого компаратора и первымвходом преобразователя код-аналог,выход которого подключен к входу привода, а второй вход -к выходу функционального преобразователя, первыйи второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами .первого реверсивного счетчикаи с первым и Вторым выходами коммутатора, первым, вторым и третьимвходами подключенного соответственнок выходу элемента ИЛИ, выходу первогокомпаратора и выходу второго компаратора, причем выходы датчика перемещения соединены с соответствующи"ми входами элемента ИЛИ и второгореверсивного счетчика, второй и третий выходы задающего блока подключены соответственно к первому входувторого компаратора и третьему входуфункционального преобразователя, авыход первого реверсивного счетчикасоединен с вторыми входами первого ивторого компараторов.На чертеже представлена блок-схема цифровогоустройства для управления позиционным приводом,4блок 8 сравнения определяет величину и знак рассогласования по положению объекта 13В реверсивном счетчике 5 формируется код перемещения при разгонеи пути, остающемся до точки позиционирования при торможении привода.Компаратор 1 сравнивает заданнуювеличину пути разгона с величиной,10 поступающей от реверсивного счетчика 5, и определяет точку выхода привода на установившуюся скорость перемещения. Если разность величин положительная, то на выходе компара 11% тора 11 логический коль, если неположительная - логическая единица.Компаратор 12 сравнивает величинурассогласования по положению с величиной, поступающейот реверсивногов счетчика 5, и определяет точку начала торможения привода. Если разность величин неотрицательная,тона выходе компаратора 12 логическийноль, если отрицательная - логическая единица,Коммутатор 2 распределяет импульсы, поступающие от датчика 7 перемещения через элемент ИЛИ 1 О на первый вход, на два выхода в соответствии с двухразрядным кодом, поступающим на второй и третий входы от компараторов 11 и 12, следующим образомУстройство содержит задающий блок1, коммутатор 2, функциональный преобразователь 3, преобразователькод-аналог, первый реверсивный счетчик 5, привод б, датчик 7 перемеще-ния, блок 8 сравнения, второй реверсивный счетчик 9, элемент ИЛИ 10,первый компаратор 11, второй компаратор 12, объект 13 управления.На выходах задающего блока устанавливается координата точки позиционирования объекта 13, величина усЯкорения привода, путь разгона (торможения), который при заданной величине ускорения привода определяетвеличину установившейся скорости перемещения,В реверсивном счетчике 9 формируется код фактического положенияобъекта 13. 2 300Здесь "1"вхарактеризующая состояние выхода коммутатора 2, соответствует замкнутому, состоянию первого входа и соответствующего выхода, а "0" - разомкнутому.функциональный преобразователь 3 реализует заданную функцию, например, вида ивевп(акЬк,по которой последовательности импульсов, посту10,15 12 поступает уменьшающаяся величинарассогласования по положению, Разности сравниваемых величии на выходах компараторов 11 и 12 уменьшают 20 СЯЕсли заданная координата точкипозиционирования такова, что рассогласование по положению меньше удвоенного заданного пути разгона привода,25 то раньше происходит сравнение вели"чин на компараторе 11, при этом навтором и третьем входах коммутатора2 образуется код, которому соответствует разомкнутое состояние обоих 30 его выходов. Прекращается прохождение импульсов на реверсивным счетчик5 и ФункцЪональный преобразователь 3,в которых Фиксируются соответственнопуть разгона и установившаяся скорость перемещения. Происходит перемещение объекта 13 с заданнои уста".новившейся скоростью.В некоторой точке положения объекта 13, когда рассогласование на выходе блока 8 сравнения на величину единицы младшего разряда датчика 7 перемещения меньше величины пути разгона,хранящейся в реверсивном счетчике5, на входах коммутатора 2 образует ся код, которому соответствует разомкнутое состояние первого его вы-.хода и открытое состояние второговыхода. При этом импульсы с датчика7 перемещения через элементы ИЛИ 1 Ои коммутатор 2 поступают на второйвход. функционального преобразователя3. На выходе Функционального преобразователя 3 в соответствии с зави"симостью Х ж, = 1 ж пРоисхоДитуменьшение кода задания скорости донуля. Привод тормозится с заданнымзамедлением.Одновременно импульсы со второго, выхода коммутатора 2 поступают на 91пающие на его первый или второй входы,преобразуются в параллельный код задания скорости на выходе, причемпоследовательность импульсов, посту- пающая на первый вход, приводит кнарастанию кода на выходе, а последовательность импульсов, поступающаяна второй вход - к уменьшению кода,а код,поступающий на третий вход отзадающего блока 1, определяет коэффициент а, т.е. ускорение 1 замедление) привода.Преобразователь 11 код-аналогпреобразует код, поступающий с функционального преобразователя 3, .ваналоговый сигнал задания скоростидля привода 6 отрицательной или по"ложительной полярности в соответствии с кодом, поступающим на егопервый вход от блока 8 сравнения, иимеет также независимый вход длявключения первой ступени скорости,соответствующей младшему разряду.Привод работает следующим образом.К моменту пуска привода в задающемблоке 1 установлены требуемые величины пути разгона, ускорения и координата точки позиционирования. Вблоке 8 сравнения определены величина и знак рассогласования по положению. Содержимое реверсивногосчетчика 5 равно нулю и с выходовкомпараторов 11 и 12 на коммутатор2 поступает код, которому соответствует прохождение импульсов на первый выход коммутатора 2. Выходной.сигнал Функционального преобразователя 3 такйе равен нулю.По комалде "Пуск" от преобразователя 11 .од-аналог в соответствиис определенным в блоке 8 сравнениязнаком рассогласования по положениюна вход привода 6 поступает мини"мальная величина задания скорости,соответствующая младшему разрядупреобразователя 11,код-аналог,Привод начинает перемещение объекта 13. При этом на одном из выходовдатчика 7 перемещения появляются импульсы, которые через элементт ИЛИ 10и коммутатор 2 поступают на первыйвход функционального преобразователя3. На выходе функционального преобразователя 3 в соответствии с зависимостью х вша =. ахпроисходитнарастание от нулевого значения кодазадания скорости, а на выходе преоб 1"596разователя 11 код-аналог увеличивается от нуля аналоговый сигнал заданияскорости. Привод разгоняется с заданным ускорением.Одновременно импульсы с первого выхода коммутатора 2 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 5, а на вторые входы компараторов 11 и 12 в параллельном коде поступает возрастающая величина перемещения при разгоне Изменение положения объекта 13 регистрируется в реверсивном счетчике 9 и с первого выхода блока 8. сравнения на второй вход компаратора7 91 второй вход реверсивного счетчика 5, а на вторые входы компаратора 11 и12 поступает уменьшающаяся величина, равная остающемуся пути до заданной точки позиционирования плюс величина, соответствующая единице. млад" щего разряда датчика 7 перемещения,Когда объект 13 достигает заданной точки позиционирования, на пер вом выходе блока 8 сравнения появляется нулевая величина рассогласования по положению, на выходах реверсивного счетчика 5 и Функциональ" ного преобразователя 3 - единичный код. С приходом следующего импульсаот датчика 7 перемещения содержимоереверсивного счетчика 5 и выходнойсигнал Функционального преобразователя .3 становятся равными нулю, а навыходах блока 8 сравнения устанавливается рассогласование по положению, равное единице, и изменяется код знака рассогласования.Привод тормозится до нулевой скорости, а на входы коммутатора 2 поступает код, которому соответстует разомкнутое состояние второго его выхода и замкнутое состояние первого выхода, поскольку на входах компараторов 11 и 12 разности величин положительные.Таким образом, коммутатор 2 оказывается подготовленным к возможному перебегу привода на велицину, большую единицы младшего разряда датчика 7 перемещения. При перебеге импульсы от датчика 7 перемещения черезэлемент ИЛИ 10 и коммутатор 2 поСтупают на первый вход функционального преобразователя 3, на выходе которого начинает нарастать код задания скорости. На выходе преобразователя 4 код-аналог аналоговый сигнал задания скорости приводу 6 увеличивается от нуля, причем знак сигнала - в соответствии с изменившимся кодом знака рассогласования по положению, поступающего с выхода блока 8 сравнения. известное и.в случае его применения, например в роботах-манипуляторах, позволит получить значительный технико-экономический эффект.Формула изобретенияЦифровое устройство для управле ния позиционным приводом, содержащеезадающий блок, коммутатор; Функциональный преобразователь, преобразователь код-аналог, первый реверсивныйсчетчик, привод, механически связанный с датчиком перемещения, .о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности и надежности устройства, в него введены первый и второй компараторы, второй.реверсивный 2 О счетчик, элемент ИЛИ и блок сравнения, первый и второй входы которогосоединены соответственно с первымвыходом задающего блока и выходомвторого реверсивного счетчика, апервый и второй выходы - с первымвходом первого компаратора и первымвходом преобразователя код-аналог,выход которого подключен к входупривода, а второй вход - к выходу зоФункционального преобразователя,первый и второй входы которого соединенысоответственно с первым и вторым входами первого реверсивного счетчикаи с первым и вторым выходами коммутатора, первым, вторым и третьим входами подключенного соответственно квыходу элемента ИЛИ, выходу первогокомпаратора и выходу второго компаратора, причем выходы датчика перемещения соединены с соответствующими 40входами элемента ИЛИ и второго реверсивного счетчика, второй и третийвыходы задающего блока подключенысоответственно к первому входу второго компаратора и третьему входу 45функци нального преобразователя, авыход первого реверсивного сцетцикасоединен со вторыми входами первогои второго компараторов.Привод интенсивно тормозится и реверсируется. Работа устройства по . снижению величины задания скорости при подходе к заданной. точке позиционирования протекает аналогично вышеописанному.Таким образом, по своим точностным характеристикам предлагаемое устройство значительно превосходит Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Батоврин А.А, и др. Цифровыесистемы управления электроприводами.Л., "Энергия", 1979, с. 241.2. Авторское свидетельство СССРР 624205, кл. С 05 8 11/06, 1977ектор С, Шекмар Редактор Л. фил акаэ 112 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн 3/37 Тираж 908 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Ж, РаПодписное комитета СССР и открытий кая наб., д. М 5