Устройство управления технологическим процессом

(5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВИДЕТЕПЬСТ ОРСКО 1) 3583 2) 26 0 У) 30,0 рудовогоьный инст ровавамиельст 09. егу зд 07 рж с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 47/24-244.834.85, Бюл. У 16огуславскийвский ордена Тнамени текстил(72) Л.А.Б (71) Моско Красного 3 тут им. А (53) 62-5 (5 У) Бурд ние качес активного во стандаТам же (54) (57) ТЕХНОЛОГИ щее измеритель рассогласования, подключенный выходом ко входу блока определения среднеквадратичного отклонения и первому входу блока управления, соединенного вторым входомс выходом источника опорного сигнала, а выходом - с первым входом механизма регулирования, о т л и ч а ющ е е с я. тем, что, с целью повыщения динамической точности устройства, в нем выходы блока определениясреднеквадратичного отклонения и источника опорного сигнала соединенысоответственно со вторым и третьимвходамй механизма регулирования.1153312 2. Устройство по п о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что механизм регулирования содержит первый и второй квадраторы, соединенные входами со вторым и третьим входами механизма регулирования, а выходами - с пер, Изобретение относится к управлению металлорежущими технологическими процессами и по-ф жет быть применено при управлении металлорежущими станками.Цель изобретения - повышение дина,мической точности устройства.На фиг.1 представлена функциональная схема устройства;на фиг.2- струк- . турная схема механизма регулирования, Устройство содержит технологический процесс 1,задатчик 2 раэмерадетали,дат- чик Зразмера детали,иэмеритель 4 рассогласования, блок 5 управления, механизм 6 регулирования, блок 7 определения среднеквадратичного отклонения 1 источник 8.опорного сигнала, устройство 9 управления технологическим про-,Ъ цессом, первыи и второй квадраторы 1 Ои 11, делитель 2умножитель 13, процесс 14 обработки, сумматоры15 и 16, о - выходной сигнал задатчика размера детали 2, т.е, сигнал задания - заданный размер детали, " - выходной сигнал датчика 3 размера детали, т.е. регули руемая величина - действительный размер детали, Г - выходной сигнал измерителя 4 рассогласования т.е.) сигнал рассогласования, я - выходной сигнал блока 5 управления,30- выходной сигнал источника 8 опорного сигнала, 6 - выходной сигнал блока 7 определения среднеквадратичного отклонения 7,- выходной сигнал механизма 6 регулирования, т.е. сигнал управления, 10 - сигнал возмущения.Устройство работает следующим образом. Обрабатываемая, деталь поступает на позицию обработки металлорежущего станка, и обрабатывается до заданного размера детали 1 оустановленного.в процессе предпусковай вым и вторым входами делителя, соедйненного выходом с первым входом умножителя, соединенного вторым входоми выходом соответственно с первымивходом и выходом механизма регулирования. наладки металлорежущего станка. В данном случае под технологическим процессом понимается процесс обработки детали на металлорежущем станке. Операция предпусковой наладки станка на заданной размер детали 1 на фиг. 1 условно изображена в виде , функциональной связи между задатчиком размера детали 2 и технологи, ческим процессом 1, При обработкеЧ -ой детали на технологический процесс 1 воздействует управляющий сигнал (л) с выхода устройства управления технологическим процессом, .полученный на основе измерения размера (л -11 -ой детали, и сигнал возмущения (я) . Сигнал управления (лвоздействует на привод перемещения инструмента станка, оказывая. тем самым воздействие на технологический процесс 1.Учитывая то, что технологический процесс 1, т.е. металлорежущий станок в процессе обработки детали представляет собой простой сумматор, можно записать выражение регулируемой величины М (в) для п -ой детали3в следующем видедеДатчик 3 размера детали измеряет размер И -ой детали и формирует на своем выходе сигнал, пропорциональный этому размеру. Выходной сигнал м( о) датчика 3 размера детали поступает на вход измерителя 4 рассогласования, на второй вход которого поступает сигнал задания по с выхода задатчика 2 размера детали.,(7) 3На выходе измерителя 4 рассогласования 4 формируется сигнал рассогласования 1 вида Учитывая выражения (1 и 2 ) можно записать выражение для сигнала рассогласования Г 1(и) в виде Я(в 1= Р(и 1 ф( ). 3) Сигнал рассогласования Я,(ц) состоящий из двух составляющих: сигнала возмущения 1 ц 1 (1) и управ ления ф(п) с соответствующимикорреляционными функциями и спектральными плотностями, поступает на первый вход блока 4 управления и вход блока 7 определения среднеквад 20 ратичного отклонения. В зависимости от величины сигнала рассогласования Г)(я) блок 5 управления формирует свой выходной сигналпо определенному алгоритму, например, по алгоритму вида где А - выходной сигнал источника .8опорного сигнала,351,г- уровни срабатывания блока 5управления Выходной сигнал А блока 5 управления поступает на вход механизма 6 40 регулирования, который формирует на своем выходе сигнал ф управления.Отьпцем алгоритм работы механизма 6 регулирования. 45Как и большинство технологических процессов процесс механической обработки детали является дискретным, поэтому используем для нахождения алгоритма механизма 6 регулирования 50 преобразование, Запишем передаточную функцию устройства 9 управления технологическим процессом, оптимальную по критерию минимума среднеквадратичного отклонения сигнала рассогласования Е, выразив ее через соответствующие спектральные плот- ности Р 1 ге (1 9 фе (х 1о( 9 (ъ) Р(г 1 Ф(х 1 оптимальная передаточная функция устройства 9 управления технологическим процессом; взаимная спектральная плотность сигнала управления ф(ь) и сигнала рассогласования 1:подаваемого на вход блока 4 управления;спектральная плотность сигнала управленияспектральная плотность случайного, сигнала возмущения Г(1)1 спектральная плотность сигнала рассогласования(Ч;оператор дискретного преобразования. На основании законов статистики имеем рЬ) =9(е)+ ф(г),(6) Поскольку 7 (Ч) - четная функцияот и , тофаз (") = фи (4. О и следовательно,)акоп(") (9)и Ф 4( )ФР 5 Уе(мРассмотрим общий случай формиро- вания сигнала управления, когда величина пропорциональна сигналу рассогласования Я(п), т,е, пропорциональ" на величине отклонения действительного размера детали Х 1 (п) от заданного размера детали 11 . Величина выходного сигнала " блока 5 управления определяется в соответствии с алгоритмом (4), т.е. таг .е как в прототипе.В прототипе сигналподается на вход привода перемещения инструмента, в котором он преобразуется в импульсную последовательность, частота(2)., ,СО) ф РфМ (19)А +"ч После соответствующих преобразований выражение (18) при нулевых ,начальных условиях получаем выраже.,ние для сигнала управления ф(ь)Ар.)- - ,р( ).В общем случае при использовании в блоке 4 управления известного алгоритма, .например типа (4), формирующего сигнал . А в зависимости от сигнала рассогласования Г(в) ,15 и учитывая выражение (19) получаем окончательное выражение для сигнала управления(п)- А20фП) А А 2 (2.1)Ч Величина выходного сигнала А блока 4 управления определяется:, поалгоритму (4), величина сигнала Азадается источником 8 опорного сигнала, среднеквадратичное отклонение2б сигнала рассогласования,также определяется по известной методике по конечному или скользящему числу обработанных деталей, но не менеедвадцати деталей в выборке,Таким образом, получаем выражениедпя алгоритма (20), по которому работает механизм регулирования 6. В соответствии с алгоритмом (20) разра- .5ботана структурная схема механизма брегулирования 1,фиг.2) . С выхода механизма 6 регулирования сигнал управления поступает на вход привода перемещения инструмента станка, который 4 Оизменяет положение инструмента относительно обрабатываемой детали. Вдальнейшем процесс обработки повторя-.ется,В качестве примера, поясняющего ф 5принцип работы механизма 6 регулирования, можно рассмотреть управление технологическим процессом механической обработки детали, при котором блок 4 управления работает но 50алгоритму, пороговые уровни которо"го равны Е 1 щ 0,10 мм; б 0,20 мм,030 мм. 8В соответствии с указанным алгоритмом блока 4 управления профрезирована партия язычковых трикотажных игол с ручной настройкой сигнала уп; равления ф(о), На основании статистической обработки случайного сигнала размера обрабатываемой детали получаем: математическое ожидание достаточно близкое к нулю 1 п = -0,3 мкм, среднеквадратичное отклонение б = 6,9 мкм. При использовании в устройстве управления технологическим процессом алгоритма (20) выходной сигнал блока 4 управления скорректирован в соответствии с выражением (21), т.е, механизм регулирования 6 обеспечивает деление квадрата выходного сигнала 6 источника 8 опорного сигнала на квадрат среднеквадратичного отклонениясигнала рассогласования 1:( и) с последующим умножением на вйходной сигнал я блока,4 управления, Согласно выражению (21)определим скорректированный сигнал управления ф (и) для случая фреэирования пазов трикотажных игол в соответствии; с имеющимися параметрами технологического процессаС использованием скорректированного таким образом сигнала управле.ния быпа профреэерована партия игл. Статистическая обработка дала следующие результаты: щ= -0 6 мкмФ5,3 мкм. Параметры точности процесса свидетельствуют о том, что с использованием скорректированного сигнала управления рассеивание размеров положения паза иглы уменьшается йутем исключения из общей погреш-: ности обработки случайной функциональной составляющей.Использование изобретения позволяют повысить динамическую точность системы примерно на 203 за счет незначительного ухудшения ее статической точности на 503.1153312 Составитель Ю,Гл Техред Л.Иикеш,в Редактор Н.Волови р Л Пилипенк Корр имев вфеевиЕа 504 39;.Тираж 863 ВйиИПИ Государственного комитет по делам изобретений и открыт113035, Москва, Ж, РаушскаяавЗаказ одписное б. д.4/ Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул, Проектная,