Устройство позиционирования

(505 (э 05 ОП ЕТ ЕЛЬСТВУ К АВТ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Украинский государственный проектный и проектно-конструкторский институт"Тяжпромэлектропроект" и Научно-исследовательский, проектно-конструкторский итехнологический институт производственного объединения "Новокраматорский машиностроительный завод"(56) Авторское свидетельство СССРМ 812616, кл, В 60 1 7/00, 1981,Авторское свидетельство СССРч.: 1186668, кл. 6 21 О 11/00, 1985,Авторское свидетельство СССРЛЬ 435177, кл, Б 65 6 63/00, 1971. Изобретение относится к области уп-. равления механизмами производственного транспорта, а именно; кранами, тележками, ка ретка ми, рол ьга н гами и др.Известно устройство для автоматической остановки транспортного средства в заданном месте, содержащее подвижный объект. (транспортное средство), путевые датчики, систему управления, содержащую двигатель, тиристорный преобразователь, тахогенератор, регулятор скорости (блок регулирования режимов) и блок задания (задающий командоконтроллер). Точность позиционирозания этого устройства ограничена по двум основным причинам, Вопервых,низкая точность позиционирования вызывается прлменением в качестве путе 2СТРОЙСТВО ПОЗИЦИОНИРОВА(57) Изобретение относится к технике управления механизмами производственного транспорта, Цель изобретения - повышение точности путем повьщения помехозащищенности. Устройство содержит последовательно соединенные блок задания, сумматор, цифроаналоговый преобразователь, нелинейный преобразователь, аналоговую двухконтурную систему управления скоростью привода, подвижный обьект, последовательно соединенные импульсный датчик перемещения и формирователь, а также реверсивный счетчик и два индикатора, Новым в системе является то, что в нее ополнительно введены путевой датчик, ор- Б н управления, два компаратора, элемент И, триггер, ключ и одновибратор, позволяющие изменять структуру системы регулиро- (, вания в процессе перемещения подвижного объекта. 2 ил вых датчиков тензометрических элементов, имеющих большой разброс параметров; вовторых, точность позиционирования зависит от симметричности расположения груза на транспортном средстве, т.к. смещение центра тяжести груза непосредственно вызывает ошибку позиционирования,Известны также устройства для позиционных остановок тележек, содержащие подвижный объект (тележку), датчик импульсов, счетчики, блок задания (источник сигнала), устройства индикации, Точность позиционирования этих устройств недостаточна: во-первых, она ограничена недостаточной чувствительностью магнитных шунтов; во-вторых, в этих устройствах не осуществляется регулирование по голожению тележки при срабатывании датчика, взаимодействующего с магнитными шунтами; в-третьих, осуществляется не плавное оптимальное снижение скорости на участке торможения, а ступенчатое снижение скорости с нерегулируемым выбегом, происходящим на последнем технологическом задания (задающее устройство). сумматор, цифроаналоговый преобразователь (преобразователь код-напряжение), тиристорный преобразователь(усилитель), двигатель, импульсный датчик перемещения (датчик об 15 ратной связи) и логические элементы, Точность позиционирования в такой системе ограничена по следующим причинам: вопервых, в связи с отсутствием системы управления скоростью подвижного объекта, затруднительно обеспечение четкого позиционирования при изменяющейся нагрузке двигателя (изменяющемся весе груза) в ходе технологического процесса, во-вторых, зачастую при обоснованно выбранном количестве разрядов блока задания и сумма 25 тора вынужденно ограничивается вес каждого разряда иэ-за больших перемеще- .ний подвижного объекта, что снижает точность позиционирования. 30 Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой системе является позиционная система с импульсным датчиком перемещения, содержащая блок задания, сумматор, цифроаналоговый преобразователь, нелинейный преобразователь, аналоговую двухконтурную систему управления скоростью привода, подвижный объект (механизм), импульсный датчик перемещения,40 формирователь, реверсивный счетчик и два индикатора, Точность позиционирования в такой системе снижена из-эа недостаточной помехозащищенности, связанной с воэникающими при перемещении подвижного объекта юзом и буксованием колеса, на валу которого установлен импульсный датчик перемещения. При юзе и буксовании колеса нарушается соответствие между числом импульсов, вырабатываемых импульсным дат 50 чиком перемещения, и истинным перемещением подвижного объекта. Этот недостаток системы сказывается на точности позиционирования особенно при больших перемещениях подвижного объекта,Целью изобретения является повышение точности позиционирования путем повышения помехозащищенности системы.Поставленная цель достигается тем, что устройство позиционирования, содержащее последовательно соединенные цифроучастке.Известна также цифровая система автоматического управления, содержащая блок 10 вые блок задания и сумматор, цифроаналоговый преобразователь, нелинейный преобразователь, аналоговую .двухконтурную систему управления скоростью привода (АДСУСП), подвижный объект, импульсный датчик перемещения, формирователь импульсов, а также реверсивный счетчик, выход которого подключен ко второму входу цифрового сумматора, и два индикатора, дополнительно снабжено путевым датчиком, органом управления, двумя компараторами, логическим элементом И, триггером, ключом и одновибратором, причем путевой датчик установлен перед осью позиционирования на минимальном расстоянии (это расстояние в дальнейшем именуется "зоной позиционирования"), достаточном для остановки подвижного объекта, на котором установлен орган управления, вход первого компаратора подключен к выходу цифрового сумматора, вход вторбго компаратора подключен к выходу. АДСУСП, выходы компараторов подключены ко входам логического элемента И, входы триггера подключены к выходам логическбго элемента И и путевого датчика, выход триггера подключен к управляющему входу ключа, включенного между выходом формирователя импульсов и входом реверсивноГо счетчика, вход одновибратора подключен к выходу логического элемента И, а выход одновибратора подключен ко входам "сброс" реверсивного счетчика и цифрового блока задания,Наличие в заявляемом устройстве путевого датчика и органа управления, позволяющих определять момент входа подвижного объекта в зону позиционирования, двух компараторов и логического зле. мента И, позволяющих определить момент достижения подвижн ым объектом оси пози. ционирования, при отсутствии рассогласо. вания между заданием на перемещение и истинным перемещением подвижного объ екта, а также момент снижения скорости подвижного объекта до нуля, триггера и ключа, позволяющих подключать либо от ключать обратную связь по положению, а также одновибратора, позволяющего вос станавливать нулевые значения реверсивного счетчика и блока задания, считаем существенными отличиями заявляемого устройства.Изменение структуры устройства позиционирования, заключающееся в подключении обратной связи по положению в момент входа подвижного объекта в зону позиционирования и отключении обратной связи по положению с одновременным восстановлением нулевых значений реверсивного счетчика и блока задания в момент достижения10 15 20 25 30 40 ка 7 перемещения, определяется осуществляется преобразование этих им 45 пульсов в импульсы постоянной длительно 55 счетчика 10 сигнал по-прежнему равен нулю. нэ выходе сумматоре 2 сигнал остается равным сигналу задания, чем обеспечиваетподвижным обьектом оси позиционирования при отсутствии рассогласования между заданием на перемещение и истинным перемещением подвижного обьекта, позволяет повысить точность позиционирования путем повышения помехозащищенности устройства. Повышение помехозащищенности устройства достигается за счет исключения влияния на качество регулирования юза и буксования колеса, на валу которого установлен импульсный датчик перемещения, при перемещении подвижного объекта вне зоны позиционирования.На фиг, 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - схема расположения некоторых элементов устройства.Устройство позиционирования содержит последовательно соединенные цифровой блок 1 задания, цифровой сумматор 2, цифроаналоговый преобразователь 3, нелинейный преобразователь 4, аналоговую двухконтурную систему 5 управления скоростью привода (АДСУСП), подвижный объект 6, импульсный датчик 7 перемещения, формирователь 8 импульсов, ключ 9 и реверсивный счетчик 10, выход которого подключен ко второму входу цифрового сумматора 2,:а также к индикатору 11, и индикатор 12, подключенный к выходу блока 1 задания, Кроме того, устройство содержит путевой датчик 13, определяющий начало зоны позиционирования подвижного объекта 6, на котором установлен орган 14 управления, компаратор 15, вход которого подключен к выходу цифрового сумматора 2, компаратор 16, вход которого подключен к выходу АДСУСП 5, логический элемент И 17, входы которого подключены к выходам компараторов 15 и 16, триггер 18, входы которого подключены к выходам логического элемента И 17 и путевого датчика 13, а выход - к управляющему входу ключа 9, и одновибратор 19, вход которого подключен к выходу логического элемента И 17,. а выход - ко входам "Сброс" реверсивного счетчика 10 и цифрового блока 1 задания,Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии на выходе циф рового блока 1 задания сигнал равен нулю, Соответственно равны нулю выходные сигналы цифрового сумматора 2, цифроаналогового преобразователя 3, нелинейного преобразователя 4, АДСУСП 5; подвижный обьект 6 находится в состоянии покоя, не вырабатываются выходные сигналы импульсного датчика 7 перемещения и форми рователя 8 импульсов, ключ 9 заперт, равен нулю выходной сигнал реверсивного счетчика 10, на индикаторах 11 и 12 индицируются. нули, на путевой датчик 13 орган 14 управления влияния не оказывает, на выходах компараторов 15, 16 и логического элемента И 17 - сигнал логической "1", 1 риггер 18 находится в состоянии, обеспечивающем закрытое состояние ключа 9, на выходе одновибрэтора 19 сигнал равен нулю.Сигнал задания нэ перемещение и позиционную остановку подвижного объекта 6 представляет собой число в прямом параллельном коде, равное сумме выходных импульсов, вырабатываемых импульсным датчиком 7 перемещения при перемещении подвижного объекта от начала зоны позиционирования до оси позиционирования. Этот сигнал вырабатывается цифровым блоком 1 задания и подается нэ первый вход цифрового сумматора 2, Поскольку на второй вход цифрового сумматора 2 подается выходной сигнал реверсивного счетчика 10, равный в этот момент нулю, на выходе цифрового сумматора 2 вырабатывается сигнал, равный сигналу задания, Этот сигнал подается в цифроаналоговый преобразователь 3, где преобразуется в айалоговую форму, затем - в нелинейный преобразователь.4, где преобразуется в соответствии с выбранным законом регулирования, и в АДСУСП 5,которая приводит в движение подвижный обьект 6 и обеспечивает его перемещение с заданной скоростью. При этом импульсныйдатчик 7 перемещения вырабатывает импульсы переменной длины (в зависимости от скорости перемещенйя подвижного объекта 6), количество которых пропорционально перемещению подвижного объекта 6, В формирователе 8 импульсов, куда поступают выходные импульсы импульсного датчинаправление вращения импульсного датчика 7 перемещения, т.е, направление перемещения подвижного объекта 6, и сти, причем длительность выходных импульсов формирователя 8 импульсов не превышает длительности выходных импульсов импульсного датчика 7 перемещения при максимальной скорости перемещения подвижного обьекта 6. Однако выходные импульсы формирователя 8 импульсов через ключ 9 не проходят, поскольку он по- прежнему заперт, на выходе реверсивного ся постоянство задания скорости перемещения подвижного объекта 6, Показания индикэ-.орэ 11 равны нулю, показания индисблизившись с путевым датчиком 13, вызы 30 35 40 45 50 катора 12 равны заданию на перемещение и позиционную остановку подвижного объекта 6, В момент появления на выходе цифрового сумматора 2 сигнала отличного от нуля на выходе компаратора 15 вырабатывается сигнал логического "О", при появлении на выходе АДСУСП 5 сигнала отличного от нуля на выходе компаратора 16 вырабатывается сигнал логического "0". На выходе логического элемента И 17 также вырабатывается сигнал логического "0", При этом состояние триггера 18 не изменяется, чем обеспечивается закрытое состояние ключа 9; на выходе одновибратора 19 сигнал по- прежнему равен нулю. Таким образом устройство работает в режиме регулирования скорости прйвода.При входе подвижного объекта 6 в зону позиционированияорган 14 управления,вает его срабатывание, На выходе путевого датчика 13 вырабатывается сигнал, переключающий триггер 18 в состояние, при котором ключ 9 открывается. С этого момента выходные импульсы формирователя 8 импульсов через открытый ключ 9 начинают поступать на вход реверсивного счетчика 10, Выходной сигнал реверсивного счетчика 10, вырабатываемый в дополнительном коде, подается на второй вход цифрового сумматора 2, чем обеспечивается изменение структуры устройства позиционирования, "за счет подключения цепи обратной связи по положению, состоящей из импульсного датчика 7 перемещения, формирователя 8 импульсов, реверсивного счетчика 10 и индикатора 11, устройство начинает работать в режиме регулирования положейия подвижного объекта 6 в зоне позиционирования. ПоСкольку выходной сигнал цифрового блока 1 задания подается напервый цифрового сумматора 2 в прямом коде, а вьгходной сигнал реверсивного счетчика 10 подается на второй вход цифрового сумматора 2 в дополнительном коде, на выходе цифровьго . сумматора 2 вырабатывается сигнал рассогласования между сигналом здания на перемещение и сигналом,. соответствующим истинному перемещению подвижного объекта 6 в зоне позиционировайия. При дальнейшем перемещении подвижного объекта 6 сигнал на выходе путевого датчика 13 исчезает, т.к. орган 14 управления, удаляясь,перестает на него воздействовать, однако триггер 18 по-прежнему остается в состоянии, обеспечивающем открытое состояние ключа 9, В процессе перемещения подвижного объекта 6 в зоне позиционирования сигнал рассогласования на выходе цифрового сумматора 2 уменьшается, АДСУСП 5 5 10 15 осуществляет торможение подвижного объекта 6 в соответствии с выбранным законом регулирования, При достижении подвижным объектом 6 оси позиционирования выходной сигнал реверсивного счетчика 10 становится эквивалентным сигналу задания на перемещение и позиционную остановку подвижного объекта 6, что было обусловлено выбором величины этого сигнала, На выходе цифрового сумматора 2 вырабатывается сигнал, равный нулю, АДСУСП 5 обеспечивает остановку подвижного объекта 6. При появлении на выходе цифрового сумматора 2 сигнала, равного нулю, срабатывает компаратор 15, и на его выходе вырабатывается сигнал логической "1". При появлении на выходе АДСУСП 5 сигнала равного нулю срабатывает компаратор 16, и на его выходе вырабатывается сигнал логической "1". При этом на выходе логического элемента И 17 также вырабатывается сигнал логической "1", что вызывает, во-первых, переключение триггера 18 в состояние, при котором вновь обеспечивается запертое состояние ключа 9, во-вторых, срабатывание одновибратора 19, Выходной сигнал одновибратора 19, воздействуя на входы "Сброс" цифрового блока 1 задания и реверсивного счетчика 10, обнуляет их выходные сигналы. Тем самым устройство приводится в исходное состояние и готово к очередному перемещению и позиционированию подвижного объекта 6 на следующей оси позиционирования,В качестве примера аппаратной реализации вноЪь вводимых элементов устройства позиционирования можно назвать следующий перечень функциональных ячеек управления производства по ХЭМЗ: компараторы-ЯФУ и ЯФУ, логический элемент И-ЯФУ, триггер-ЯФУ,ключ-ЯФУ, одновибратор-ЯФУ-ОЗЗЗ, Функции формирователя импульсов выполняет ячейка управления ЯФУ, Функции, выполняемые этими элементами, могут быть реализованы также на программируемой вычислительной технике, В качестве путевого датчика и органа управления могут быть применены конечный выключатель бесконтактный типа КВДи металлическая пластина.Таким образом, устройство позиционирования при перемещении подвижного объекта вне зоны позиционирования является системой регулирования скорости привода, а при перемещении подвижного объекта в зоне позиционирования - системой регулирования положения подвижного объекта.Изменения структуры устройства позиционирования осуществляются с помощью путевого датчика, органа управления, двухкомпараторов, логического элемента И,триггера, ключа и одновибратора, При юзеи буксовании колеса, на валу которого установлен импульсный датчик перемещения,нарушается соответствие между числом импульсов, вырабатываемых импульсным датчиком перемещения, и истиннымперемещением подвижного объекта, Приюзе вырабатывается меньшее число импульсов, при буксовании - большее, Импульсный датчик перемещения как одно иззвеньев цепи обратной связи входит в состав системы регулирования положения ине входит в состав системы регулированияскорости. Поэтому юз и буксование колеса, 15на валу которого установлен импульсныйдатчик перемещения, при перемещении подвижного объекта вне боны позиционирования не оказывают влияния на качестворегулирования, т.е. не снижают точность позиционирования,Изменение структуры устройства позиционирования в процессе перемещения подвижного объекта, при котором цепьобратной связи по положению замкнута в 25зоне позиционирования и разомкнута внеэоны позиционирования, позволяет исключить влияние на качество позиционйрования юза и буксования колеса, на валу.которого установлен импульсный датчик перемещения, при перемещении подвижногообъекта вне эоны позиционирования, т.е.помехозащищенность устройства позиционирования увеличивается и ропорционально отношению величины полного пути 35перемещения подвижного объекта и зоныпозиционирования. Формула изобретения Устройство позиционирования, содержащее последовательно соединенные цифровые блок задания и сумматор, цифроаналоговый преобразователь, нелинейный преобразователь, аналоговую двух- контурную систему управления скоростью привода и подвижный объект, последовательно соединенные ймпульсный датчик перемещения и формирователь импульсов, а также реверсивный счетчик, выход которого подключен к второму входу цифрового сумматора, и два индикатора, один из которых подключен к выходу реверсивного счетчика, а другой - к выходу блока задания, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целЬю повышения точности путем повышения помехоэащищенности устройства, оно снабжено путевым датчиком с органом управления, размещенным на подвижном объекте, двумя компараторами,.элементом И, триггером, ключом и одно- вибратором, вход первого компаратора подключен к выходу сумматора, вход второго компаратора - к выходу аналоговой двух- контурной системы управления скоростью привода, выходы компараторов подключены к входам элемента И, входы триггера подключены соответственно к выходам элемента И и путевого датчика, выход триггера - к управляющему входу ключа; включенного между выходом формирователя импульсов и входами реверсивного счетчика, вход одновибратора подключен к выходуэлемента И, а выход одновибратора - к входам ",Сброс" реверсивного счетчика и блока задания.1781673 Составитель В.Муцник Техред М.Моргентал Корректор В,Петраш актор ГКНТ СС анно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,Произв аказ 4274 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5