Электрогидравлическая следящая система

3 т т.Е 368418 ОП ИСАЙИИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 05 ЛХ.1969 ( 1362456/25-8)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 26 Л.1973. Бюллетень9Дата опубликования описания 30.111,1973 М. Кл. Г 15 Ь 9/03 6 05 Ь 13(02Комитет па делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРУДК 62.523.3(088,8) Авторыизобретения В. Л. Сосонкин, Е, С, Крючков и М. Н. Марин Московский станкоинструментальный институт Заявитель ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано в следящих системах контурного программного управления металлорежущими станками.Известны электрогидравлические следящие системы с широтно-импульсной модуляцией для управления гидравлическим двигателем.Цель изобретения - улучшение динамических характеристик системы. Достигается она тем, что устройство формирования широтно- импульсного алгоритма выполнено в виде цифрового блока дешифрации рассогласования с выходами положительного и отрицательного направлений и блока модуляции с разнесенными выходами включения и выключения расхода, а исполнительная часть содержит блок форсированного переключения электромагнитов усилителя и их поддержки.На фиг. 1 дана общая структурная блоксхема описываемой системы; на фиг. 2 - структурная схема двоичного реверсивного счетчика и дешифратора для преобразования приращения объема счетчика из двоичной системы счисления в десятичную; на фиг. 3 - структурная схема блока широтно-импульсной модуляции; на фиг. 4 - тиристорная схема блока управления форсированным переключением золотников электрогидравлического релейного блока.Предлагаемая система включает в себя блок 1 программы; синхронизаторы управляющих импульсов 2 и импульсов обратной связи Л, служащие для принудительного разделения во времени импульсов, программы и им пульсов обратной связи; генератор 4 тактовыхимпульсов, задающий тактирующие частоты синхронизаторам и несущую частоту всей системе; реверсивный счетчик Б, являющийся устройством сравнения сигналов программы и 10 обратной связи; дешифраторы положительного 6 и отрицательного 7 направлений для перевода рассогласования в десятичную систему счисления; блоки 8 и 9 широтно-импульсной модуляции положительного и отрицательного 15 направлений для модуляции по ширине импульсов несущей частоты; блоки 10 и 11 управления положительного и отрицательного направлений для форсированного переключения золотников электрогидравлического ре лейного блока и поддержки золотников внужном положении в паузах между управляющими импульсами; электрогидравлический релейный блок 12 для формирования импульсов расхода в режиме насыщения, разгрузки 25 насоса и запирания гидродвигателя в выключенном состоянии; гидроцилиндр или гидро- мотор 13; исполнительный орган 14, например стол станка; система 15 обратной связи; датчик 16 исходного состояния для подготовки 30 системы к работе.В корпусе блока 12 смонтированы два свободно плавающих двухпозиционных трехкромочных золотника 17 и 18, управляемых электромагнитами 19 - 22 толкающего действия.Нормальное положение обоих золотников соответствует верхнему их положению на чертеже, при этом включены электромагниты 20 и22. Каждый золотник имеет две нормальноперекрытые (верхние на чертеже) и одну нормально открытую рабочие щели, Величинаобщего хода золотника такова, что при открытии рабочих щелей устанавливается режимнасыщения по расходу, а при перекрытии ихпроисходит надежное запирание гидравлических магистралей, причем одна половина общего хода приходится на открытие магистралей, а другая - на перекрытие.Каждый счетчик 5 и дешифратор 6 (фиг. 2)положительного направления содержат семьлогических схем И 23 и вентили 24 - 26.Основными элементами блока 8 широтноимпульсной модуляции (фиг, 3) являются делитель 1:8, состоящий из восьми ферротранзисторных ячеек 27, семь вентилей 28, управляемых соответствующими выходами дешифратора б, вентиль 29 выхода в канал 30, управляемый триггером старшего разряда счетчика 6.Блок 10 управления положительного направления (фиг. 4) содержит триггер 31 с каналами 30 и 32, вспомогательный триггер 33,транзисторы 34 - 42, сопротивления 43 и 44,конденсатор 45, импульсный трансформатор46, тиристоры 47 и 48. Схема блока 11 управления отрицательного направления аналогична.В режиме слежения импульсы программыот интерполятора или с магнитной ленты блока 1 программы после синхронизации частотой А, от генератора 4 тактовых импульсовпоступают на один из входов двоичного реверсивного счетчика 6. Кроме того, на входэтого счетчика поступают импульсы обратнойсвязи после синхронизации частотой А от генератора тактовых импульсов,Таким образом, число импульсов в реверсивном счетчике представляет ошибку системы в импульсной форме и двоичной системесчисления. В дешифраторах 6 и 7 осуществляется перевод из двоичной системы в десятичную, причем дешифратор б работает отошибки положительного знака, а дешифратор7 - от ошибки отрицательного знака. Дешифраторы управляют одинаковыми блокамиширотно-импульсной модуляции. В этих блоках число, содержащееся в счетчике, модулирует по ширине последовательность импульсов, несущая частота которых задается тактами частоты Б от генератора тактовых импульсов,В результате модуляции на выходе работающего блока 8 или 9 в каждый период несущей частоты появляются два мгновенных импульса с временным смещением, зависящимот глубины модуляции, Первый импульс по 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 является в канале 30 в момент времени, задаваемый тактовой частотой Б, а второй - вканале 32 в момент времени, определяемыйсостоянием реверсивного счетчика.Таким образом, под шириной модулированного импульса в данной системе следует понимать отрезок времени между появлениемимпульсов в каналах 30 и 32,Импульсы с блоков 8 и 9 поступают на входтиристорных блоков 10 и 11 управления включением электромагнитов 19 - 22 электрогидравлического релейного блока.Если ошибка в реверсивном счетчике положительная, работает группа блоков: дешифратор б, блок 8 широтно-импульсной модуляции, блок 10 управления, при этом импульс,появившийся в канале 30, приводит к срабатыванию электромагнита 19, а импульс в канале 32 - к срабатыванию электромагнита 20и выключению электромагнита 21. Ааналогично при отрицательной ошибке в реверсивномсчетчике работает группа блоков: дешифратор7, блок 9 широтно-импульсной модуляции,блок 11 управления; при этом импульс, появившийся в канале 30, приводит к срабатыванию электромагнита 21, а импульс, появившийся в канале 32, - к срабатыванию электромагнита 22 и выключению электромагнита 21.Каждый электромагнит включается с мощной форсировкой и последующим автоматическим снижением приложенного к катушкенапряжения до уровня поддержки. Форсировка позволяет сократить время переброса золотника до величины, меньшей 0,001 сек, Время включенного состояния электромагнита 19определяет продолжительность подачи рабочей жидкости в левую полость гидроцилиндра13 и слива рабочей жидкости из правой полости при движении в положительном направлении, а время включенного состояния электромагнита 20 - паузу между подачейимпульсов расхода при движении и положительном направлении (в паузе обе полостигидроцилиндра заперты); время включенногосостояния электромагнита 21 - продолжительность подачи рабочей жидкости в правуюполость гидроцилиндра 13 и слива рабочейжидкости из левой полости при движении вотрицательном направлении (в паузе обе полости гидроцилиндра заперты).При появлении импульса в канале 30 навыходе блока 8 блок 10 подключает катушкуэлектромагнита 19 к источнику высокого напряжения, якорь электромагнита 9 менее чемза 0,001 сек переместит золотник 17 в нижнееположение, после чего напряжение, приложенное к электромагниту 19, уменьшится до уровня поддержки, Как только золотник 17 перемещается в нижнее положение, насосная магистраль 49 подключается к левой полостигидроцилиндра 13, а правая полость соединяется с баком через магистраль БО. Поршеньгидр оцилиндра начнет перемещаться пострелке с максимально возможным ускорени 368418ем. При появлении импульса в канале 32 на выходе блока 8 блок 10 снимает напряжение поддержки с электромагнита 19 и подключает к источнику высокого напряжения катушку электромагнита 20. Золотник 17 перемещается в верхнее положение, после чего напряжение, приложенное к электромагниту 20, падает до уровня поддержки. Насосная магистраль 49 через связанные последовательно нормально открытые рабочие щели золотников соединяется с баком, насос разгружается. В это время обе полости гидроцилиндра 13 заперты и поршень начинает тормозиться до полной остановки, пока следующий импульс в канале 30 на выходе блока 8 не заставит золотник 17 вновь переместиться вниз и т, д.Таким образом, при появлении управляющего сигнала в гидроцилиндр 13 начинает поступать рабочая жидкость непрерывной последовательностью импульсов, частота которых обусловлена несущей частотой Б, а ширина каждого отдельного импульса текущим состоянием реверсивного счетчика.Вследствие того, что при каждом включении открываются щели с большими проходными сечениями, дроссельные потери сведены к минимуму, система работает в режиме насыщения по расходу. Большая скорость перемещения золотника обеспечивает открытие или закрытие каналов подачи жидкости сразу же после получения командного .импульса, в результате создается практически безинерционная связь электронной системы управления с гидравлической исполнительной частью.Работа системы при подаче управляющих импульсов отрицательного направления, подаваемых с блока 9, аналогична, при этом управляющий импульс в канале 30 вызывает перемещение поршня гидроцилиндра 13 против стрелки.Поршень гидроцилиндра перемещает исполнительный орган станка, который связан с той или иной системой обратной связи.Исходному состоянию счетчика 5 соответствует запоминание числа восемь. Если в счетчике содержится любое число, равное или большее восьми, открыт вентиль 24 выхода управляющих импульсов к блоку 10. Если в счетчике содержится число, меньшее восьми, открыт вентиль 25 выхода управляющих импульсов к блоку 2 б, Например, состояние 1101 реверсивного счетчика соответствует по,чожительному приращению объема счетчика в пять импульсов. В этом случае сработает пятый элемент И, на выходе же всех остальных элементов И управляющего сигнала не будет.Делитель блока 8 показан на фиг. 3 в исходном положении. Делитель управляется частотой Б от генератора тактовых импульсов. Очередной импульс частоты Б переводит ферротранзисторную ячейку делителя в состояние 1 и, если вентиль 29 открыт, по каналу 30 пройдет открывающий импульс в блок 10. Момент времени, в который в канале 32 по 25 30 35 40 45 50 55 60 65 является закрывающий импульс, зависит от состояния счетчика, дешифратора или вентилей 28. Например, при положительном приращении объема реверсивного счетчика, составляющем пять импульсов, после появления в канале 30 открывающего импульса откроется пятый вентиль 28 и в канале 32 появится пятый по счету импульс тактовой частоты Б.Таким образом, минимальное временное смещение импульсов в каналах 30 и 32 равно одному периоду тактовой частоты Б при положительном приращении объема счетчика в один импульс, а максимальное временное смещение - семи периодам тактовой частоты (при положительном приращении объема счетчика в семь импульсов). Следовательно коэффициент заполнения периода широтно 1 импульсной модуляции изменяется от - до8 78- . Восьмой импмльс тактовой частоты Б возвращает делитель в исходное состояние, после чего реверсивный счетчик опрашивается заново. Несущая частота в описываемой импульсной системе при структуре делителя 1:8 равна одной восьмой тактовой частоты Б. В случае диапазона изменения ширины прц широтцоимпульсной модуляции более восьми должны быть увеличены объемы реверсивного счетчика, дешифратора и делителя.Устройство блока широтцо-импульсной модуляции отрицательного направления аналогично.Входным элементом блока управления 10 включением электромагнитов является триггер 31 со входными каналами 30 и 31. Прц подаце в канал 30 очередного открывающего импульса транзистор 35 закрывается и с сопротивления 43 снимается напряжение источника, которое через сопротивление 44 приложится к базе транзистора 3 б поддержки. Посчедпий откроется, одновременно давая сцгцгл па открытие транзистора 37 запуска тиристора 47. При открытии транзистора 3 б через катушку электромагнита 19 начинает протекать ток поддержки по цепи (О - 30 в). Открывшийся тиристор 47 образует цепь заряда конденсатора 45 (+300 - ( - 300) в), тем самым задавая форсировочное ускорение электромагниту 19. По оконцании заряда конденсатора 45 тиристор 47 будет заперт. Поддерживаемый триггером в открытом состоянии, транзистор Зб обеспечивает прохождение тока поддержки по катушке электромагнита 19 до прихода закрывающего импульса в канале 32 ца входе блока управления. Одновременно с открытием тиристора 47 с обмотки импульсного трансформатора 4 б подается сигнал управления на вспомогательный триггер 33, который запирает транзистор 40 электромагнита 20 на все время включения поддержки электромагнита 19. При подаче выключающего импульса в канал 31 открываются транзисторы 35, 39, 40, 41 и тиристор 47, Остальные7элементы схемы заперты. Через катушку электромагнита 20 пропускается мощный форсирующий импульс тока и включается ток поддержки. Импульс создается при разрядке конденсатора 45, что подготавливает емкость для нового заряда при поступлении следующего импульса в канал 30 на входе триггера 31.Предмет изобретенияЭлектрогидравлическая следящая система с устройством формирования широтно-импульсного алгоритма и исполнительной частью с гидродвигателем, например, для станков с числовым программным управлением, отличаюиаяся тем, что, с целью улучшения ее динамических характеристик, устройство формиро вания широтно-импульсного алгоритма выполнено в виде цифрового блока дешифрации рассогласования с выходами положительного и отрицательного направлений и блока модуляции с разнесенными выходами включения 10 и выключения расхода, а исполнительнаячасть содержит блок форсированного переключения электромагнитов усилителя и их поддержки,Типограйия, пр, Сапунова,аказ 73314 Изд.201 Тираж 673 НИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Со Москва, Ж 35, Раушская наб д. 45