Устройство для автоматического управления разгоном и торможением движущегося по заданной траектории объекта

(я)5 6 05 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ровСКО- МО- НОЙ кеи исупили ым ре- УстИэо вычисли польэов равлен робота,управле Цел сти при рования обьекта грамм нбретение относиттельной техникеано в системахия приводом рада также в станканием.ь иэобретения -менения устройступравляющих сина изменяющуюсой траектории. На фиг. ройство; на мы его р суммирующ блоков срав Устройс ющий блок 3 управлени ющей блок тий блок бс блок 7, блок,первыя скорос4, второйравнениэлемент но предложенное уст - временные диаграма фиг. 4 - схемы ; на фиг. 5 - 7 - схемы ся к автоматике и и может быть испроГраммного упиотелескопа или х с программным ржит первый суммируи блок 2 сравнения, блоктью, второи суммирублок 5 сравнения, трея, третий суммирующий ов И 8, первый элемент расширение облава за счет форминалов для вывода я координату проОСУДАР СТ 8 Е ННЫ М КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно - исследовательский физитехнический институт при Горьковскомсударственном университете им. Н,И.Лчевского(56) Авторское свидетельство СССРМ 834669, кл. 6 05 В 19/18, 1978.Авторское свидетельство СССРМ 1120287, кл. 6 05 В 19/18, 1983,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕГО УПРАВЛЕНИЯ РАЗГОНОМ И ТОРЖЕНИЕМ ДВИЖУЩЕГОСЯ ПО ЗАДАНТРАЕКТОРИИ ОБЪЕКТА(57) Изобретение относится к автоматиВычислительной технике и может бытьпользовано в системах программногоравления приводом радиотелескопаробота, а также в станках с программуправлением. Цель изобретения - расание области применения устройства,роиство автоматического управления разгоном и торможением движущегося по заданной траектории объекта содержит три суммирующих устройства, три схемы сравнения, два элемента И, элемент ИЛИ. Информационные входы первого и второго суммирующих устройств и второй схемы сравнения подключены к выходу третьего суммирующего устройства, информационный вход которого соединен со входом за дания приращения ускорения, Данное устройство формирует координаты равно- ускоренного движения при разгоне и равно- замедленного движения при торможении, При использовании данного устройства для управления приводом обеспечивается плавный разгон и торможение при выводе объекта на программную координату, что позволяет исключить резкие механические нагрузки на элементы привода. Благодаря этому допускается совместная оабота данного устройства и устройств расчета программной траектории, что приводит к повышению оперативности управления. 7 ил.И 9, элемент ИЛИ 1 О, вход 11 задания приращения ускорения, Вход 12 задания допус;а сравнения скоростей, вход 13 задания скорости, вход 14 задания частоты такто- ВОЙ, ВХОД 15 задания коорДинаты эаДаннОЙ, вход 16 задания начальных установок и вы- хОД 17 коорДинаты отработанной.Суммирующие блоки 1, 4 и 7 фиг, 4) содержат параллельный Й-разрядный сумматор 18, параллельный Й-разрядный регистр 19, элемент И 20 и группу элементов И СКЛ 1 О ЧАЮ ЩЕ Е ИЛИ 21,Суммируощий блок работает следуюНа первый вход блока поступает параллельньй двоичныЙ И-разрядный код сумми- руемОЙ Величины, знак которой определяется сигналом, поступающим на второй вход И. На четвертый вход поступает последовательность импульсов тактовой частоты, а на 1 ретий вход ч 2 - сигнал, управляющий записью результата суммирования содержимог с регистра 19 и поступающий на первый Вход суммирующего устройства. По пятому входу осуществляется установка регистра 19 В исходное состояние, В Ом числе и после Включения питания, например, Вручную ат кнопки,Блок 2 сравнения фиг. 5) содержит параллельный К-разрядный сумматор 22, группу элементов НЕ 23, первый вход 15, на который поступает параллельный двоичный код заданной координаты Хздд, второй вход, на который поступает параллельный двоичный код коордиЬать. отработанной Хотр, первый Выход, с которого снимается параллельный двоичнь 1 й кад разности заДанной и ОтрабОтанноЙ коорДинат Хздд Хотр, второй выход, являющийся знаковым разрядом разности, использующийся для определения результата сравнения; при нулевом сигнале на втором выходе заданная координата больше или равна координате отрабоанной ХзддУХотР; при единичном сигналена втором выходе заданная координата меньше отработанной Хздд ХотР.Блок 5 сравненияфиг,б) производит с равнение скорости отработанной со скоростью заданной с точностью допуска и содер;т параллельные И-разрядные сумматоры 2 и 2 Ь, группу элементов НЕ 26, элемент НЕ 27, группу элементов исклочаащее ИЛИ 28, первый Вход,являющийся входом для суммир Омой величины приращения с о сти ЬХ, Второй Вход 13, являющийся ВХОДОМ ДЛя Втарсй СуММИруЕМОЙ ВЕЛИЧИНЫ - скорости заданной, третий вход 12, являюц.ийся входом для величины допуска ЬЯздд при сравнении скоростей ээданнОЙ 5 10 15 20 25 30 35 40 и отрабо ганной, первый выход, являющийся старшим (знаковым) разрядом разности скоростей отработанной и заданной, равной единичному значенио при условии, что скорость отработанная больше или равна скорости заданной Х Р Хздд, и нулевому значению при условии, что скорость отработанная меньше скорости заданной ХХздд; второй Выход, являющийся старшим(знакоВым) разрядом разности допуска и абсолютной разности отработанной и заданной скоростей, равный нулевому значению при условии, что величина допуска больше или равна абсолютной разности скоростей отработанной и заданной ЬХзддХ - Хздд, и единичному значению при невыполнении этого условия.Сумматор 24 и группа элементов НЕ 26 формируют разность скорости отработанной Х и скорости заданной Мздд (Х - Хздд), при этом величина скорости отработанной ЬХ образуется путем сдвига параллельного двоичного кода приращения скорости ЬХ на гп разрядов в сторону старших разрядов, где Ь Х - приращение скорости эа время одного такта, гп - параметр, определяемый значением тактовой частоты 1 = 2 Гц.С помощью группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 28, элемента НЕ 27 и сумматора 25 формируется разность ЬХздд -Ов Хздд), старший (знаковый) разряд которой является вторым выходом схемы сравнения.Блок 6 сравнения (фиг, 7), содержит сумматор 29, группу элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 30, элемент НЕ 31, первый и второй входы для параллельных двоичных кодов величин координаты разгона Ь Х и разности координат заданной и отработанной соответственно, первый выход.Блок формирует разность величин координаты разгона ЬХ и абсолютной разности координат заданной и отработанной Ь Х -(ХЗАД - Хотр.). Старший (знаковый) разряд разности является выходньм сигналом схемы сравнения Ьх 1 хздд, - хотР.1, равный нулевому значению при выполнении этого неравенства и единичному при невыполнении последнего,Выходные сигналы устройства: приращение ускорения ЬХ, допуск Ь Хздд, корость заданная здд, координата заданная Хздд., задаются параллельным двоичным К-разрядным кодом, тактовая частота определяется выражением 1 = 2" Гц, сигнал начальных установок задается нулевым сигналом с кнопки, выходной сигнал - координата отработанная ХотР, выражается параллельным двоичным1 ч-разрядным кодом, 1631519Устройство для автоматического разгона и торможения работает следующим образом.Установка устройства в исходное состояние осуществляется сигналом "Начальная установка" (НУ), Нулевой сигнал НУ поступает на В-вход суммирующего блока 1, через элемент И 9 на й-входы суммирующих блоков 4 и 7, устанавливая их в исходное состояние. При этом на первом выходе блока 2 сравнения присутствует нулевой двоичный код, равный разности нулевых двоичных кодов Хздд и Хотр, поступающих соответственно с выхода суммирующего устройства 1 с входа задания координат 16,На выходе блока б сравнения присутствует нулевой сигнал, так как выполняется условие Л Х = (Хздд - Хотр) = О. Нулевой сигнал с выхода блока 6 сравнения поступает на элемент И 8. формируя на его выходе нулевой двоичный код,Блок 5 сравнения при сравнении нулевых двоичных кодов, поступающих на первый и третий входы, формирует на втором выходе нулевой сигнал (выполняется условие ЛХзАдХзаА - Х , запрещающий суммирование в устройствах 4 и 7.С выхода элемента ИЛИ 10 нулевой сигнал запрещает суммирование в блоке 1.При поступлении на второй вход блока 2 сравнения ненулевого двоичного кода координаты заданной Хздд = сопзт на первом выходе блока вырабатывается двоичный код разности Хздд - Хотр, отличный от нулевого, на втором выходе - нулевой сигнал, так как выполняется условие ХзАдХотр.На выходе блока сравнения б формируется единичный сигнал (выполняется условие Л ХХздд - Хотр), разрешающий через элемент ИЛИ 10 суммирование в блоке 1 и прохождение двоичного кода скорости заданной Хздд через элемент И 8 на третий вход блока 5 сравнения.Блок 5 сравнения вырабатывает нулевой сигнал на первом выходе (выполняется условие Хздд Х) и единичный сигнал на втором выходе (не выполняется условие ЛХздд Хздд - Х Двоичный код приращения скорости ЛХ, координаты отработанной Хотр и координаты разгона Л Х на выходах суммирующих блоков 7, 1 и 4 соответственно увеличивается (участок ав на фиг. 2).Релизуется равноускоренное движение.При выполнении условий ЛХзддХ - Хзддна втором выходе блока сравнения 5 формируется нулевой сигнал, запрещаю 10 щий по входам Ч 2 суммирование в блоках 4 и 7.Двоичные коды величин Л Х и Л Х на выходах суммирующих блоков 4 и 7 соответственно постоянные, двоичный код координаты отработанной Хотр. на выходе суммирующего блока 1 равномерно увеличивается (участок вс на фиг, 2). Реализуется равномерное движение,При выполнении условия Л Х) Хздд - Хотр. на выходе блока 6 сравнения вырабатывается нулевой сигнал, поступающийна второй вход блока элементов И 8, навыходе которого формируется нулевой дво 15 ичный код, поступающий на третий входблока 5 сравнения,На первом и втором выходах блока 5сравнения вырабатываются единичные сигналы (не выполняются условия ХзАд =; Х,20 ЛХздд.ХзАд. - Хпоступающие на управляющие входы Ч 1 и Ч 2 суммирующих блоков4 и 7.Координата разгона Л Х, приращениескорости ЛХ на выходах суммирующих бло 25 ков 4 и 7 соответственно равномерно уменьшаются, координата отработанная нэ выходесуммирующего блока 1 равнозэмедленноувеличивается,В блоке сравнения 5 происходит срав 30 нение допуска ЛХзАд, с уменьшающейсяразностью (ХзАд. - Х), при выполнении неравенства ЛХзАд. ЖзАд. - Х 1, на второмвыходе блока 5 сравнения формируется нулевой сигнал, поступающий на первый вход35 элемента ИЛИ 10 и запрещающий суммирование в блоках 4 и 7. Нулевой сигнал с выхода элемента ИЛИ 10 запрещаетсуммирование в блоке 1.Нулевой сигнал с выхода элемента И 940 устанавливает суммирующие блоки 4 и 7 висходное состояние,Формирование координаты Хотр закончилось Хотр, = ХЗАд.Благодаря наличию обратных связей ус 45 тройство обеспечивает формирование управляющих сигналов для вывода объекта наизменяющуюся координату при скоростизаданной ХзАдбольшей программной скорости изменения координаты.50 Возможно два режима. догон и встречное движение.Догон: заданная координата ХзАд, увеличивается. Координата отработанная увеличивается.55 . До момента времени, когда координата. разгона Л Х сравняется с абсолютной разностью координат заданной и отработаннойчен формированию координаты Хотрописанному при Хздд, = сопя.После первого выполнения неравенства ЛХ (Хздд. - Хотр,) возникает, равнозвмедленное движение, однако в дальнейшем 5при увеличении координаты заданной Хздд,выполнение этого неравенства может. нарушаться, что приведет к разгону (равноускоренному движению), а затем к торможениюравнозамедленному движению), 10Процесс разгона-торможения продолкается до того момента времени, когда координата отработанная не станет равнойкоординате заданной участок сг 1 на фиг, За),Встречное движение; заданная координата Хздд, уменьшается. Координата отработанная увеличивается, Диаграмма данаиа фиг, Зб,Процесс формирования координатыХотр, на участках равноускоренного и равномерного движения (ав и вс на фиг. Зб)аналогичен процессу при формировании координаты отработанной Хотр., описанномупри Хздд, = сопя. При выполнении неравенства ЬХ=Уздд - Хотр,точка С на фиг. Зб) 25начинается равнозамедленное движение.При этом разность Хздд, - Хотя,) уменьшается быстрее, чем убывают величина координаты разгона ЛХ и приращение скоростиЬХ. 30При выполнении условия Хотр, = Хздд.выполняются условия Ь ХХздд. - Хотр,(,ЛХздд 1 Хздд. - ХотрЛ. Координата Хотр.равнозамедленно увеличивается, При Хотр." Х здд, меняется знак суммирования в 35суммирующем блоке 1 по входу Ч 1,Координата Хотр, уменьшается. Околопрограммной траектории Хзлд, возможныколебания Хотр, с амплитудой, равной приращению координаты Хотр. за один такт. 40При выполнении условия ЛХздд=(Х 3 Ад.-Х ( формирование Хотр. заканчивается, объект выходит на программнуютраскторию.Поскольку сравнение скоростей заданной Хзад. и отработанной Х производится сдопуском Л Язлд., при выводе объекта наизменяющуюся координату программнойтраектории возможна небольшая погрешность, Поэтому после окончания вывода 50двигателя на программную траекторию притребовании высокой точности отработкиданное устройство рекомендуется отключать и переключать на программную координа ту.55В конкретном устройстве при тактовойчастоте 1 = 2 Гц итридцатидвухразрядных1 вдвоичных кодах угловых величин координат, скоростей и ускорений при скорости. Фо Фзаданной Хздд = 8 26, приращении ускорения Ь Хздд, =0,0012 "допуске Ь Хздд.=4,9 Ч точность отработки координаты равна 0,1 .Таким образом, предлагаемое устройство для автоматического разгона и торможения формирует координаты равноускоренного движения при разгоне и равнозамедленного движения при торможении,При использовании его для управления приводом обеспечивается плавный разгон и торможение при выводе объекта на программную координату, что позвляет исключить резкие механические нагрузки на элементы привода. В отличие от прототипа предлагаемое устройство обеспечивает формирование траектории вывода на изменяющуюся координату,Благодаря этому допускается совместная работа предложенного устройства и устройств расчета программной траектории, что приводит к повышению оперативности управления. Формула изобретения Устройство для автоматического управления разгоном и торможением движущегося по заданной траектории объекта, содержащее первый суммирующий блок, выход которого соединен с выходом устройства и с первой группой входов первого блока сравнения, вторая группа входов которого подключена к входу задания координаты, первый выход - к знаковому входу первого суммирующего блока, второй выход - к первой группе входов втрого блока сравнения, вторая группа входов которого подключена к группе выходов второго суммирующего блока, знаковый вход которого соединен с первым выходом третьего блока сравнения, вход управления записью - с вторым выходом третьего блока сравнения, первая группа входов которого соединена с входом задания допуска сравненияскоростей, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, в него введены элемент ИЛИ, первый элемент И, блок элементов И и третий суммирующий блок, знаковый вход и вход управления записью которого соединены соответственно с первым и вторым выходами третьего блока сравнения, выхоы третьего суммирующего блока подключены к второй группе входов третьего блока сравнения и группам информационных входов первого и второю суммирующих блоков, третья группа входов блкоа сравнения подключена к выходу блока элементов И, группа входов которого соединена с входом задания скорости устройства, вход блока элементов И - с выходом второго блокасравнения и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к второму выходу третьего блока сравнения, а выход - к первому входу первого элемента И и входу управления записью первого суммирующего блока, второй вход второго элемента И подключен к входу начальной установки устройства и к установочному входу первого суммирующего блока, а выход - к установочным входам второго и третьего суммирующих блоков, вход задания тактовой частоты устройства соединен с тактирующими вхо дами первого, второго и третьего суммирующих блоков, вход задания приращения ускорения - с информационным входом третьего суммирующего блока.1"31519 Составитель И. ШвецТехред М.Моргентал Корректор И. Куск челинс едакт 6 Тираж 476 ПодписноеИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ак роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул. Гагарина