Злектрогидравлическая релейно-импульсна. я следящая система

,Союз СоветскихСоциалистическихРеспублии К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авг. свидетельства Ле аявлено 08.Ч.1969 (Ф 885/18-2 ПК О 051 19,02 1 15 Ь 10 03 соединением заявки .1 Приоритет Комитет по делам зобретений и открыти при Совете Министров СССРбликовано 06.1.1971, Бюллетень Ле 4а опубликования описания 22.11.191 УДК Л 62.523.3(088.8 г.,;1-1 1"; ьэ3 вторзобретения Московский станкоин ментальныи институт РАВЛИЧЕСКАЯ РЕЛЕЙНО-ИМ 11 УЛЬСНАЯ СЛ ЕДЯ ЩАЯ СИ С 1 ЕМА Изобретение относится к обласп 1 станкостроения и может быть использовано в следящих приводах контурных систем программного управления металлорежущими станками.Известны электрогидравлические следящие системы для контурных систем программного управления, К недостаткам известных электрогидравлических систем относятся значительные амплитудные и фазовые потери, а также неизбежные дроссельные потери в гидроусилителе с электромеханическим преобразователем (это отрицательно сказываегся на динамике системы и на ее точности), зависимость бысгродействия системы от уровня управляющего сигнала, нестабпльа 51 работа при шгзких уровнях управл 51 ющего сигнала,С целью повышения бгстродействп, то иост и помехоустойчивости в каждом пз каалов положительного и отрицательного сигналов рассоглСоиаш 151 предлосксппо 11 элсктрогидравлической следящей системы дополш 1- тельно установленные объемные дозаторы соединены с рабочими полостями одного пз золотников золотникового релейного блока с электромагнитным управлением, 15 блоке преобразования сигнала рассогласования выходы триггеров реверсивного двоичного сч тчика подключены ко входу логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с вентплем Открыг 5 Одного пз входоь феррограп- ЗПСторНЫХ МОдуЛЕЙ, ВЫХОДЫ КОГОрЫХ СосдПНЕ- ны с соответствующивш входамп блокоь управления.5 Иа фиг, 1 нзображена общая структурнаблок-схема электрогпдравлпческо 1 реле 11 поимпульсной следящей системы, где 1 - блок программы; 2 - сднхронпзатор управл 5 пощппхшульсов; д - блок преооразованпя сшнала 10 рассогласования положительного направлен 51; 1 - О;1 ок прсобразОваппя спгпа.а рассогласозаппя отр;1 цагсльпого паправлс 1 ш; - блОк управ;1 спп 51 пер екл 1 О 1 еппсм; б - О,10 К управлеш 1 я сшнала рассогласовашгя положи тельного направления; 7 - Олок управлешгсигнала рассог,асови 51 отрицательного паправлеш 1 я; 8 - элсктрогпдрав.шческпй цшрровой регулятор; 1 - псполшпельный Орган;10 - спсте 1;1 Оорп 1 ой св 5 зп; 11 - сипхропп О затор импульсов Ооратнои св 51 зп) 12 - генератор тактовых пьшульсов; И - 1 Сверспвшш сегшк; 11 - д 1 гчпк исходного сос 1 Опп 51;15 в дозат положительного направлен;16 - дозатор отрицательного направлепп;25 17 - золотпиковый рслейпый блок положигельпого направлсчшя; 1 Ь - золопшковый релейный блок отрицательного направле 1 ш;19 - золотш 1 к блока управлс 1 Ш переклочеш 1 ем: а 1, б,; а, б, а О,; а., бс - выходные ЗО каналы блоков преобразования ЗЛ, З,Ч,ОЗМ; ЗМ, ЗМ, ЗЯ; ЗМ- электрол 1 агниты, управля 1 ощие золотпикал 1 и; ЗМ , ЗМ - электромаГниты золотн 11 ка блока уп- Р авлсниЯ пеРекл 1 очеппел 1; Рю - Давление 1 штания; А 1 - частота синхронизации импульсов, идущих от блока программы; А 2 - часто 1 ы синхронизации импульсов, идущих от системы обратной связи.На фиг. 2 изображена структурная схема реВерсиВного счетчика и блока преобразов 1 ния сигналы рассогласования, где аю, ою, а 1, а 2 б б, - Выходные каналы блоков преобрызоиыни; Вт, Й - вентили; Р 11, Ф 12, .Р 1 з, ФТ, - ферротрапзисторные модули; 13 - реВерсивный счетчик; 3 - блок цифрового преобразования положи Гсльпого нынравлеп 1 и;20 - логический элемент ИЛИ; па фиг. д дана циклограмма работы ферротранзисгороь блока цифрового преобразования положительного (отрицательного) направления и картина движения объемного дозатора системы; на фиг. 4 - схема блока управления (наприл 1 ер 6) Вкл 10 чениел 1 электроъ 1 аГни 1 ОВ электро- гидравлического релейного блока,В режиме слежения система работает следующим образом.Импульсы программы от блока программы 1 после синхронизации частотой А, в синхронизаторе 2 управляющих импульсов, поступающих от генератора 12, попадают на один из входов реверсивного счетчика 13 в зависимости от заданного направления, Кроме того, на вход реверсивного счетчика 13 поступают импульсы от системы 10 после синхронизации частотой А в синхронизаторе импульсов обратной связи.Число импульсов, содержащееся в счетчике, представляет собой ошибку системы в импульсной форме. Если ошибка превышает границу положительной нечувствительности, необходимой следящей системе по условиям устойчивости, в работу включается блок преобразования сигнала рассогласования положительного направления, на выходе которого последовательно появляются импульсы в каналах а 1 и б 2, а 2 и бь а 1 И б 2, ао и б 1 и т. д. до тех пор, пока ошибка не уменьшится до уровня, обусловленного зоной нечувствительности. Если ошибка в реверсивном счетчике 13 превышает границу отрицательной нечувствительности, то аналогичным образом к работе подключается блок преобразования сигнала рассогласования отрицательного направления (о.н,).Кроме того, при работе блока преобразования сигнала рассогласования (п.н.) непрерывно поступают импульсы в канал аю, а при работе блока преобразования сигнала рассогласования о.н. непрерывно поступают импульсы в канал б,.Выходные каналы блоков 3 и 4 преобразования сигналов рассогласования п.н. и о.н, подключены к соответствующим блокам 6 и 7 управления сигнала рассогласования п.н. и о,н,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Назпачсqие блоков 6 и- осуществление форсированного (быстрее 0,001 сек) включсш 1 я электрол 1 агнитов при подаче управляющих импульсов на тот или инои вход каналов и и пы тот или иной вход каналов б. Кроме того, блоки 6 и 7 осуществляют поддержку Включения электромагнитов в промежутке между управляющими импульсами В каналах а и управляющими импульсами в каналах о.1 ак, наприл 1 ер, импульс в канале а 1 приводит к форсированному включению электром агнита ЖИи последу 1 ощей поддержке Вкл 1 очения вплоть до появления импульсы и канале б,. Илшульс в канале б, приводит к форс 11 ровапнол 1 у Вкл 1 очению ЗМи последу ощей поддержке Вксиочсния Вплоть до появлспи импульса В канале а, и т. д.Аналогично работа 1 от и другие блоки управления.С помощью тиристорного блока 5 выполняется реверсировапие гидравлического двигателя. 1 ак, если ошибка системы положительна, то импульсы от генератора 12 через блок 3 попадают в канал аблока 5, срабатывает (с форсировкой) электромагнит ЗМ+ релейного золотника направления, давление питания подводится к правой полости гидроцилиндра исполнительного органа 9, а релейно- импульсное регулирование скорости осуществляется (при условии перехода ошибки через границу положительной нечувствительности) левым электрогидравлическим релейным блоком и объемным дозатором 15 на сливе из левой полости. Если ошибка системы отрицательна, импульсы попадают на вход бю блока 5, срабатывает (с форсировкой) электромагнит ЗМ- релейного золотника направления, давление питания подводится к левой полости гидроцилиндра, а релейно-импульсное регулирование скорости осуществляется (при условии перехода ошибки через границу отрицательной нечувствительности) правым электрогидравлическим релейным блоком и обьемным дозатором 16 на сливе из правой полости Гидроцилиндра.Рассмотрим устройство электрогидравлического релейного блока 17 с дозатором 15.Блок 17 составляют два двухпозиционных двух кромочных золотника, переключаемых электромагнитами толкающего действия ЗМ, ЗМ, ЗМ, ЗМиз одного крайнего положения в другое. Нормальное положение обоих золотников - верхнее, при котором включены электромагниты ЗМи ЗМ. В нормальном положении рабочие щели золотников перекрыты, а полости объемного дозатора 15 заперты. Общий ход каждого золотника велик, например 1 л,я, причем при каждом перебросе золотника состояние щелей изменяется на противоположное. Половина общего хода золотника приходится на открытие рабочих щелей, половина - на перекрытие. Предположим, что включен электромагнит ЗМ+ релейного золотника выбора направления, и насосная магистраль подключеца к правой полости гидроцилцндра исполнительного органа. Если золотники обоих релейных блоков находятся в нормальном полояеции (верхнем), то левая полость гидроцилинлра заперта, п его движентте невозмояцо, 1,опустим теперь, что ошибка системы превысила грацццу полокительттой нечувствительности п в определенный момент включился электромаптит ЗМ(и выключился ЗМ), и связанный с цим релейный золоттттттс ттптоветттто перебросился вниз. Левая полость гцлроцилиндра оказалась подключенной к верхней ттолости отьецпого дозатора 15, а нижняя по лость дозатора соединилась со сливной магистралью. В результате поршень гцдроцплцнд. ра переместился ца величтттту, соответствутощую объему дозы дозатора 15, и плуттжер дозатора заттял цттжцее положсццс. гготтустттм далее, что в следуюптпй момент времени (через один период тактовой частоты) вкгпошлись электромапшты ЗМц ЗМ(и выключилцсь ЗМи ЗМ). Левая полость гидроцплицдра оказалась подключенной к цижцеи полости объемного дозатора 15, а верхняя полость дозатора соединилась со сливной магистралт.то, В результате поршень гттдроцттлттндра получил возможность сделать следующий шаг, величина которого соответствует объему дозы дозатора 15, а плуттяер дозатора заттял верхнее положение. Если и далее с каяд.тм новым импульсом тактовой частоты золотники релейного блока будут заттимать новые положения, то дозипование будет практически непрерывным, а постоянная скорость гидро- цилиндра при выходе ошибки системы из пределов зоны нечувствительности опгтеделится величиной дозы и тактовой частотой, Подчеркнем, что как прямой, так и обратный ходы плуцжера дозатора являются рабочюттт,Если работает релейный блок ттоложительного направления, то золотники релейного блока отрицательного направления находятся в нормальном состоянии (включены электромагниты ЗМи ЗМ). Если работает релейный блок отрицательного направления, то в нормальном состоянии находятся золотники релейного блока положительного направления (включены электромагниты ЗМи ЗМ) . Если ошибка системы находится в пределах зоны нечувствительности, то в нормальном состоянии находятся золотники обоих релейцых блоков, и двтткение гидроцилицдра цевозмокно.Поршень гидроцилиндра перемещает исполнительный орган станка, который связан с той или иной системой обратной связи. Система обратной связи, система синхронизации импульсов программы и импульсов обратной связи, блок программы представляют хорошо известные устройства, которые в предлагаемой системе использованы без изменений и в дальнейшем подробно не рассматриваются.Датчик исходного состояния предназначен для установки реверсивного счетчика в нулевое состояние, для сброса ферротранзисто 5 10 т 5 2 " 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ров блоков 3 и 4, для переброса с помощью блоков управления всех золотников электро- гидравлических релейных блоков в исходное (цопмальное) состояние,Пеоейдем к подробному рассмотреттттк отдельных блоков системы,На фпг, 2 изображена структупттая схема ;твоичного пятиразрядцого счетчика и блока преобразоватшя ситчтала рассогласования п.ц. Исходнохт. состояцито счет:шка соответствует запоминание ч тсла 15 (состояние 01111) и числа 16 (состояние 10000). цри этом гелеттно-импульсная следтццая система находится внутри зоны нетувствтттельттосттт. и управлятоших команд, и исполтштельцому гидравлцческо.;г двигателю це подается. Если обз ем счетчика превышит 6. подастся команда ца дзцжение с постогцшой ттчтт льсцой скопсстью в и и,. Если объем счет тттка становится меньтце 15, подастся команда на дв:тткенце с цостояиноц ттттп:тт спой скоростью в о.ц. Подача тех ттлц ццьтх команд в зависимости от состояпия счеттттка и осцтествляется блоттсит пелетттто-ттмплт сттого ттреоб азопанття.Пртт заполнен:ш счетчика шестнадцатью импульсами отттоьтвается вентиль В+ выхода тактовых импульсов от генепатора тактовых ттхтпльсов в канал тт блока уппавлеция переклточеццем (все вентили схемы открываются состоянием 1 соответствутотттего плеча ттттггепа). чем подготавливается двц:кение в пльПптт зацолцецци счетчика пятцалцатьто импульсами открывается вентиль В - выхода тактовых импульсов в канал б. блока управления пеоетслточеттттем, черт подготавливается дви)кетттте в о.н. Пусть объем реверсивного счетчика превышает 16 импульсов. Тогда спабатывает логический элемент ИЛИ и открывается вентиль В. после чего работа фсрротранзисторов, связанных с этим вентилем, начинает подчиняться циклограмме, изобракеннотт на фиг. 3, Последовательное появление импульсов в каналах а, б а;,б создает четкую определенность в срабатывании электцомагнитов ЗМ- ЗМ(с помотцью блоков управления б ц 7), а теоретическая картина движения дозатора 15 ппцобпетает вид последнего графика на фиг. 3. В действительности, потт ппавцльном выборе тактовой частоты дозпрованце практически непрерывно.Из структуры блока 3 вттдтто. что выход импульсов в каналы а связан с состоянием вентилей В+ и В - , т. е. с состоянием реверсивного сч тчика. В каналы б импульсы поступзтот с запаздыганием в один такт независимо от состояния реверсивного счетчика, Это сделано для того. чтобы золотники релейных блоков могли вернуться в нормальное состояние при переходе ошибки внутрь зоны нечувствцтельности в промежутках между тактами,Перейдем к описацию схемы блока управления включением электромагнитов. Схема блоков управления (например, 6) представлена на фиг. 4. Схемь остальных блоков управления совершенно аналогичны.292140 е)(ае а,Входным элемецпгом блока является тршгер Тридс двумя входами а и б. Предположим, на вход а пришел очередной импульс, Тогда транзистор Трзакроется, и с нагрузки транзистора Трбудет сниматься напряжение источника питания, которое приложится к базе транзистора поддержки Тр, Транзистор Тропирается, одновременно давая сцпдл ца открытие транзистора Трзапуска тирцсторд Тир. Гри открытии Трчерез катушку электромагнита 3.1-1 начинает цро. текдть ток поддержки цо цепи: 0 - -30 в. Открывшийся тцрцстор Тиробразует цеш, зд. р;да конденсатора С: +300 в - 300 в, тем самым ссзлдзд 5 форсировочцое ускорение элскгромдгнцту 3(1-1. По окончании заряда С-( тцрцстор Тирзагшрдется. Поддерживаемый триггером в открытом состоянии, гранзистор поддержки Тробеспечивает прохож. дсцце тока поддержки по катушке магшпд ЗМдо прихода импульса ца вход б.Одновременно с открытием тиристора Тирс обмотки 1 импульсного трансформатора ИТподается сцгцал управления на вспомо. гдтсльньзй триггер Триг-П, который запирает транзистор поддержки Трэлектромапшта ЗМца все время включения поддержи З)И.При подаче импульса на вход б открывается Тр, Тр-б, Тр, Три Тир. Остальные элементы схемы заперты. Через катушку электромагнита ЗМпроходит мощный форсирующий импульс тока, и включается ток поддержки. Форсирующий импульс создается при разряде С, что необходимо и для подготовки емкости для нового заряда цри по. стуцлешзц последующего импульса ца вход Р,Предмет изобретения 1. Электрогидрдвлическая релейно-ипуеьсцдя следящая система, содержаная блок программы. синхронизатор управляющих импульсов, генератор тактовых импульсов, тиристорный блок управления переключением. реверсивный двоичный счетчик, каналы положительного и отрицатслыОго сигналов рассогласования, каждый цз которьх выполнен и зцде блокд преобразования си 1 дла рассогласования, соединенного с золотциковым релейным блоком электромагнитногоправления, исполните,пьцый орган, ьыцолнецный з виде силового цилиндра, систему обратной связи, сццхроцизато 17 цмпу.пьсов обратной связи. датчик исходного состояци 51, Отлича(с(ецяс)( тем, то, с цеп(по повышения бьзстродсйствця, точности и помсхоъсто 1 чивосц, в сазкдом цз ипалов ПО.ложцтельного и отрицательного сигналов рассогласования установлены дополнительные обьемные дозаторы, рабочие полости которых соединены с рабочими полостями одного из двух золотников каждого золотццкового ре лейцого блока с электромдпштцым управленцем. 2. Система по и, 1, отлича(ои 1 аяся тем, чтов блоке преобразования сигнала рассогласования выходы триггеров реверсивного двоичного счетчика подключены ко входу логического элемента ИЛ 1 Л, выход которого соединен с вентилем открытия одного из входов ферротранзисторных модулей, выходы котоЗ 5 рых соединены с соответствующими входамиблоков управления.292140 Тир м Составитель Лиманова Редактор В. С. Левитов Текред А. А. Камышникова Корректор О. Б. ТюриТипография,ап 1 и Изд.176ЦНИИГ 1 И Комитета Заказ 291,2 Тираж 473делам изобретений и открытий при Совете Мин Москва, Ж, Раушская паб., д. 45 Подписи ров ССС