Регулятор межэлектродного промежутка электроимпульсной установки

ОПИС ВТО ИСКОМ ЕГЕЛЬСТВу ССУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО Д(.:ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Проектно-конструкторское бюроэлектрогидравлики АН Украинской СС(56) 1, Авторское свидетельство ССР 423100, кл .О 05 В 19/04, 1971.2. Авторское свидетельство СССРР 684512 кл. 6 05 В 19/04,1979(54)(57) РЕГУЛЯТОР МЕЖЭЛЕКТРОДНОГОПРОМЕЖУТКА ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОЙ УСТАНОВКИ, содержащий последовательносоединенные датчик тока, связанныйс разрядной цепью электроимнульсной,установки, преобразователь сигнал-вероятность блок памяти, регулируюшиИблок, усилитель мошности и исполнительный механизм, о т л и ч а юц и й с я тем, что, с целью повыше-,ния точности и надежности работы,в него введены последовательно соединенные амплитудный селектор иблок формирования тактирутощих импульсов, выходом подключенный куправляющему входу блока памяти,а вход амплитудного селектора подключен к выходу датчика тока.10 С выхода преобразователя сигналпоступает на вход дешифратора и наблок памяти, выход которого соединенс вторым входом дешифратора. дешифратор по совокупности сигнала, полученного с выхода преобразователя, исигналов, полученных с блока памятиопределяет уточненную вероятность того, что межэлектродный промежуток изменился. По достижении значения уточненной вероятности заданной величины, установленной, исходя из характера изменения входного сигнала ипринятой гипотезы регулирования,дешифратор выдает сигнал об изменении промежутка на регулирующий блок,который подает на исполнительныймеханизм команду на изменение величины межэлектоодного поомежутка 2) 65 Изобретение относится к систерпромышленной автоматики, в частности к системам автоматического регулирования электроимпульсных установок для очистки литья или снятияостаточных напряжений со сварныхшвов.Известны устройства для автоматического регулирования электроимпульсных установок, в которых величина межэлектродного промежуткаподдерживается в зависимости от ве"личины тока, измеренного при помощи датчика, индуктивно связанногос раэрядной цепЬю 1.Недостаток.;устройств, заключается в том, что они не учитывают степень достоверности полученного сигнала.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсярегулятор межэлектродного промежутка электроимпульсной установки,содержащий блок памяти, последовательно соединенные преобразовательсигнал-вероятность и дешифратор положения электрода, к второму входукоторого подключен выход блока памяти. Вход последнего связан с вторым выходом преобразователя сигналвероятность, вход которогО подключен к датчику тока, Выход дешифратора положения электрода соединенс регулирующим блоком,В таком регуляторе сигнал отклонения, информирующий об изменениимежэлектродного промежутка, поступает на вход преобразователя сигнал-вероятность.На выходе преобразователя в соответствии с априорными данными о законе распределенияи средне-квадратичном откЛонении 40величины межэлектродного промежуткавызванного случайными причинами,получают значение условной вероятности того, что межэлектродный промежуток изменился. 45 Недостаток известного. регулятора заключается в том, что в нем отсутствует отсеивание сигналов, поступивших с датчика при так называемых холостых разрядах. Эти разряды характеризуются тем, что они протекают при отсутствии сформированного канала электронной проводимости, ток в цепи при этом обусловлен только ионной проводимостью жидкости и его амплитуда в несколько раз меньше амплитуды тока при этой величине межэлектродного промежутка при разряде, протекающем при сформировавшемся канале (амплитуда тока обратно пропорциональна величине межэлектродного промежутка), Как показывают экспериментальные исследования частота таких фхолостыхф разрядов достаточно велика, они могут происходить при любом значении межэлектродного промежутка, с его ростом их частота увеличивается. Отклонение амплитуды при холостых разрядах значительно (в несколько раз) превышает предельное значение величины случайного отклонения 3 О (О - среднеквадратичное отклонение).Вероятность изменения величины межэлектродного промежутка, опреде,ленная на основании сигнала, поступившего при холостом разряде, не соответствует действительности. Регулятор по такому сигналу сразу выдает ложную команду на уменьшение ве.личины межэлектродного промежутка,При этом происходит подача команды с регулирующего блока на исполнительный механизм, вызывающей перемещение электрода вниз, что приводит к отклонению межэлектродного промежутка от заданного значения,а следовательно, к понижению точности работы регулятора, работе высоковольтного оборудования в режиме, близком к короткому замыканию, что сокращает срок его службы и повышает вероятность возникновения аварийных ситуаций в процессе эксплуатации электроимпульсной установки,В конечном итоге снижение точности работы регулятора и работа в режиме короткого замыкания приводят к понижению эффективности обработки деталей, в ряде случаев к нарушению их целостности, а также к сокращению ресурса работы оборудования электроимпульсной установки,Реализация известного регулятора требует больших аппаратурных затрат, обусловленнЫх сложностью Ооздания преобразователя сигнал-вероятность, который бы каждому значению сигнала ставил в соответствие условную вероятность, Значительных аппаратурных затрат требует также создание.блока памяти на большой объем информации и дешифратора положенияэлектрода, который бы определялуточненную вероятность того, что из.менялась величина межэлектродногопромежутка.5Известное устройство являетсясложным и требует для своей реализации значительных аппаратурных затрат,.что повышает его стоимость иснижает надежность.10Цель изобретения - повышение точности и надежности работы устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в регулятор межэлектродного промежутка электроимпульсной ус:тановки, содержащей последовательносоединенные датчик тока, связанныйс разрядной цепью, преобразовательсигнал-вероятность, блок намяти,регулирующий блок, усилитель мощности и исполнительный механизм,введены последовательно соединенныеамплитудный селектор и блок Формирования тактирующих импульсов, выходомподключенный к управляющему входу р 5блока памяти, а вход амплитудногоселектора подключен х выходу датчикатока,на чертеже приведена функциональ"ная схема предлагаемого регулятора.Регулятор содержит накопитель 1энергии, коммутатор 2, рабочий электрод 3, обрабатываемое изделие 4,датчик 5 тока с обмоткой б, преобразователь 7 сигнал-вероятность, состоящий из 2 и соединенных входамицепочек из последовательно соединенных пороговых элементов 8 и спусковых элементов 9, блок 10 памяти,состоящий из регистров. 10 -10 ксдвига,регулирующий блок 11, состоящий из 40логических элементов совпадения, иусилитель 12 мощности, исполнительный механизм 13, амплитудный селектор 14, блок 15 Формирования тактиру-ющих импульсов. 45Исполнительный привод кинематически связан с электродом.В качестве датчика тока может бытьприменен трансформатор тока иликатушка Роговского, В качестве пороговых элементов могут быть применены компараторы напряжения. В качестВе спусковых схем могут бытьприменены одновибраторы, Поскольку.запись в регистры осуществляетсяпо заднему Фронту тактового импульсй, 55длительность импульса, сформированного тактовой спусковой схемой,.должна быть меньше длительности импульсов, сформированныхспусковыми схемами преобразователя. В качестве накопителя 1 энергиив электроимпульсных установкахобычно применяются импульсные конденсаторы, зарядка которых до на.пряжения срабатывания коммутатора 2 осуществляется зарядным устройством, подключенным к сети.Зарядное устройство состоит из последовательно включенных токоограничивающего устройства, повышающего устройство (трансформатора) и высоковольтного выпрямителя. В качестве коммутаторов обычно используются неуправляемые искровые разрядники.Разрядная цепь установки, образо. ванная последовательным включением накопителя 1 энергии, коммутатора 2 рабочего электрода 3 и обрабатываемого изделия 4, посредством обмотки б индуктивно.связана с датчиком 5 тока, выход которого подключен к преобразователю 7 сигнал-вероятность и амплитудному. селектору. Ъ 4, выход последнего связан с входом блока 15 . формирования тактирующих импульсов,Выходы первого регистра 10 подключены к информационным входам второго регистра, и т,д., выходы К- к входам К-го. Управляющие входы регистров 10- 10 к соединены с выходом блока 15 Формировайия так тирующих импульсов. При таком выполнении блока памяти информация в нем после каждого очередного разряда параллельным кодом продвигается на один шаг. Количество регистров К определяет сколько предыдущих зна-чений сигнала используется при регулировании. Выходы регистров блока, 10 памяти подключены к входам регули;, рующего блока 11, выход которого связан с входом исполнительного механизма 13, кинематически связанного с электродом. К входам каждогЬ элемента совпадения блока 11 подключены выходы различных регистров (по одному от регистра). Например, к первому элементу совпадения подключены выходы первых разрядов регистров, к второму - минус 1 выходы первых, к третьему - выходы вторых разрядов и т.д.Цепь, состоящая из датчика 5 тока с обмоткой б, преобразователя 7, блока 10 памяти, регулирующего блока 11,исполнительного механизма 13 и межэлектродного промежутка Н представляет контур регулирования.ПоследоВательно включенные амп-. литудный селектор 14 и блок. 15 формирования тактирующих импульсов,выход которого соединен с управляющим входом блока 10 памяти, представляют собой цепь управления блоком памяти и отсеивания сигналов, посту пающих при фехолостых 1 ф разрядах.Регулятор работает следующим образом.Поскольку процесс носит стохастический характер, то амплитудноезначение текущей реализации импульса тока может отличаться от матема-тического ожидания амплитуды ппри тех же условиях на величину случайного отклонения К;. Величина случайного отклонения амплитуды распре-делена по нормальному закону и можетизменяться от 0 до предельного значения З У, т.е. текущее значениеамплитуды при неизменных условияхреализаций может колебаться околоматематического ожидания в диапазонеот щ-ЗОдо щ+Зб,диапазон возможных случайных отклонений амплитуд разделяют на 2 иуровней дискретизации, Номера уровней отсчитывают от среднего уровня,вверх до +и-го вниз до "и-го. Длякаждого уровня можно определить условкую вероятность того, что амплитуда при случайном отклонении превысит его, те. каждому уровню соответствует определенное значение вероятности случайного отклонения, Ве-личину вероятности можно определитьиз;выражения Р= - +ф (с/Г),где ф - табулированная функцияЛапласа;с - уровень дискретизации.Средний уровень принимается равны". мате:4 атическому ожиданию амплитудьт и, при заданном режиме ОТ него вверх до +и-го и вниз до -и-го(симметрично при нормальном законераспределения) в соответствий с априорными данными о величине среднеквадратичного отклонения, квантуяпо вероятности случайного отклонения весь диапазон предлагаемого измекения амплитуд, выставляются остальные уровня срабатывания порогоных элементов, Амплитудный селектор 14 настраивается на пропуск импульсов амплитуда которых превышает амплитуду холостых разрядов Пч,После срабатывания коммутатора 2в разрядной цепи установки протекает ток неводщяй ЭДС в обмоткеб датчика 5. Датчик 5 с обмоткойб может представлять собой трансформатор токаили катушку Роговского.Свыхода датчика 5 тока сигнал, пропорциональный току в разрядной. цепи, поступает на. входы пороговыхэлементов 8 преобразователя 7 сигналвероятность и амглитудного селектора14. Пороговые устойства, уровень которых ниже амплитуды сигнала с датчика срабатывают и запускают подключенные к их выходам спусковые элементы 9 с выхода которых сигналпоступает на информационные входыпервого регистра 10 блока 10 памяти при этом если амплитуда сигнала с датчика вьпае амплитулы холостных разрядов, амплитудный селектор 14 запускает блок 15, который подает сигнал на управляющие входы регистров блока 10 памяти, и в разряды регистра, .подключенные к выходам сработавших спусковых элементов 9, будут занесены 1, а квыходам несработавших - 0. Таккак срабатывают спусковые элементы, О подключенные к выходам только техпороговых элементов, уровень которыхпревьплен амплитудой входного сигнала, то состояние, в которое переходит первый регистр, полностью 15 определяется уровнем, которого достигла амплитуда сигнала. Посколькукаждому уровню соответствуетопределенное значение вероят-.ности слуЧайного отклонения, то код,занесенный в первый регистр, соответствует вероятности, Например, еслипри поступлении сигнала срабатывает,пороговый элемент, настроенный науровень и+ЗГ, то вероятность того, что отклонение вызвано случайными причинами, равна 1,5. Посколькууровни выставлены с шагом по вероятности, то размерность кода в регист-ре соответствует единицам вероятности.При поступлении следующего сигнала происходит сдвиг информации врегистрах блока 10 памяти на одиншаг, при этом информация с первогорегистра переносится во второй, свторого - в третий, с К- в К"й, ав первый регистр заносится информация о текущем импульсе,С выхода регистров блока 10 памя ти сигналы поступают на регулирующий блок 11, в котором контролируется состояние регистров и определяется вероятность отклонения сигнала,превысившего установленный предел,Элементы совпадения объединяют выходы разрядов разных регистров, выбирая сочетания состояний выходов,которые дают значение вероятности,превышающее установленный уровень.Например, если сигнал при одной реализации превышает уровень, соответствующий вероятности случайного отклонения Рс,= 0,5,то, если он превыситего дважды Р =0,5 х 0,5=0,25 и трижСоды - 0,125, при этом расчет вероятности того, что произошло отклонение режима Рор соответственно длядвухпревышений Р=1-0,25=0,75, длярех Рор 0875 и т д, Поскольку пороговое значение вероятности могутдавать различные сочетания состояний регистров, т.е. несколько сочетакий, то элементов совпадения несколько; их выходы на усилители мощности подаются .через элемент ИЛИ.Поскольку сигнал может отклонятьсяот математического ожидания как вверх,так и вниз то существуют сочетания, дающие вероятность в сторону увеличения и в сторону умень- щения от задания. Так как пороговые уровни выставлены симметрично относительно щ,а разряды регистров изменяются от -и-го до +и-го (исключая нулевой), то и схема .регули 1 рующего блока, состоящего из элемен.тов.совпадения и усилителей мощности, является также симметричной.С выхода регулирующего блока 11 сигнал поступает на усилитель 12 мощности, который усиливает сигнал и подает на исполнительный привод 13, 15 кинематически связанный с электродом, команду увеличить или уменьшить величину межэлектродного промежутка. Электрод 3 перемещается до тех пор, пока в регистрах не исчез нут комбинации, дающие Рорбольше утановленного уровня РАОП. Изменение Р производится подключением входов элементов совпадения к выходам других разрядов регистров. 25Если при очередной реализации процесса произойдет фхолостой разряд, то информация в блок 10 памяти с выхода преобразователя занесена не будет, таК как амплитудный селектор 14 не сработает и не запусит блок 15; Применение в предлагаемом устройстве амплитудного селектора 14 и блока формирования тактирующих импульсов 15 позволяет отсеивать сигналы, поступающие при 1 фхолостыхфф разрядах и управлять. блоком памяти. Применение параллельныхобъединенных входами цепочек, состоящих из порогового элемента испусковых элементов, позволяет определять условную вероятность того,что произошло отклонение режима работы установки от заданного.Применение регистров сдвигапозволяет запомнить информациюоб амплитуде К предыдущих реализаций.Применение элементов совпаденияпозволяет выявлять, комбинации состояния выходов регистров, дающие услов-,ную вероятность отклонения режимабольше допустимого уровня,Применение предлагаемого устройства позволяет исключить ложные команды, подаваеьже регулятором приффхолостых разрядах, повысить точность работы, упростить структуру,снчзить аппаратурные затраты нареализацию регулятора, повысить егонадежность, увеличить ресурс работыоборудования электроимпульсной установки.1027699 4 Составитель И.,швецактор П.Макаревич Техред А.Бабинец Корректор А.Повх дписное Филиал ПП атентУжгород, ул. Проектная, 4 Заказ 4739/52 2 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 113035, Москва, Ж аж 874ого комитета СССРний и открытийРаушкая юб д