Устройство для управления синхронно перемещающимися механизмами станка

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцкалнсткческнк .Реслублмк и 985760 6) олнительное к авт. свил-ву -Э(22) Заявлено 06,04,81 (2 ) 3294509/18-2 с присоелкненкем заявки Л% -(23)Приоритет -3/00 ротмнны 6 комктет СССР делам изобретекик и открытка(088 8 етеньа опубликования описания 30. 12,8ЛЯ УПРАВЛЕНИ ШИМИСЯ МЕХА СИНХРОННОЗМАМИ СТАНКА атичесдля упальную быть ляхпереения пер- ской и вгоователь, адержки йство упрарости перот одногопрограммрограммир вляется задание ешения обеихустр и ск ртала ового ины ни илителя,ного меа также канала устройого управления, уется для одного с ие ивода,Введение в канал ржки остигае тируюц равления блоказависимого управнно 1Изобретение относится к автомкому управлению и предназначено(рамную) конструкцию. Оно можеттакже использовано в других отрастехники, где требуется синхронноемещение двух и более объектов,Известно устройство для управлсинхронно перемещающимися объексодержащее блок ввода программывый и второй приводы с датчикамирости вращения двигателей, первырой позиционные датчики, преобразблок сравнения, блок временной зи сумматор 132ления скоростью привода второй стороныпортала от скорости привода первой стороны портала позволяет уменьшить постоян-,ное рассогласование положений обеих сторон портала и согласовать характеристики 5 приводовв переходных режимах.Однако данное устройство обладает недостаточной точностью и быстродействием,так как сигнал задания 1 на второй каналпоступает позже, чем на первый. Крометого, точность системы ухудшается приизменении параметров каналов и при воздействии нагрузки.Известно также устройство для синхронного управления исполнительными механизмами, содержащее входную, шину, интегратор и каналы управления, каждый изкоторых состоит из последовательно соединенных дифференциального у релейного элемента, исполните ханизма, датчика перемещения, согласующих элементов 2.Синхронизация в системе д за счет формирования на инверЭ 98576входах дифференциальных усилителей дополнительных сигналов, действующих наизменение положений исполнительнйх механизмов в сторону выравнивания.Однако данное устройство обладает невысокой точностью синхронного перемещения в условиях возмущений, действующихна исполнительные механизмы,Наиболее близким к предлагаемому является устройство. для регулирования скорости вращения двухдвигательного привода,которое содержит блок задания перемещения и два канала регулирования, каждыйиз которых состоит из регуляторов, привода, блоков сравнения, блока масштабных 1коаффициентов, нелинейных усилителей идатчиков скорости и положения, осуществ-ляющих идентификацию состояния объектауправления,Сигнал управления формируется засчет сравнения сигналов с датчиков скорости каждого канала, а также сигналовс датчиков положения с последующим формированием линейной комбинации разностей, которая через нелинейный усилитель 25поступает на входы регуляторов приводовЫОднако известное устройство имеет недостаточную точность и быстродействиев условиях изменения параметров каналови возмущений, действующих на механизмы. З 0 Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства в условиях изменения параметров каналов и воз мушений, действующих на механизмы,Поставленная цель достигается тем, что в устройство (,2 ), содержащее блок задания перемещения и по числу механизмов - каналы регулирования, каждый из которых содержит и блоков сравнения, последовательно соединенные расположен"40 ный на механизме датчик положения, регулятор положения, привод, датчик частоты вращения двигателя, идентификатор состояния, последовательно соединенные блок масштабных коэффициентов, нелинейный усилитель, подкл 1 оченный выходом к второму входу привода, третий вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения двигателя, первый, второй,И -1 и и-ый входы блока масштабных коэффи циентов подключены соответственно к выходам первого, второгол -1 и и -го блоков сравнения, первый вход первого блока сравнения соединен с выходом дач чика положения и с вторым входом иден тификатора состояния, о -1 выходов которого подключены соответственно к первым входам второго, третьего, о0 фи р -го блоков сравнения, вторые входы регуляторов положения каждого канала со:- единены с выходом. блока задания перемещения, введена общая дпя всехканапов аталонная модель, первый, второй,в -1 и п -й выходы которой подключены к вторым входам первого, второго, и -1 и о-го блоков сравнения каждого канала, а вход соединен с выходом блока задания перемещения,Введение общей эталонной модели позволяет производить согласование положения механизмом не за счет подчинения движения второго механизма движению первого, как в (1), и не путем введения связей взаимного влияния, как это сделано в (3), а за счет непрерывного и независимого согласования положений механизмов с переменными, формируемыми эталонной моделью.Изобретение поясняется конкретным примером выполнения устройства, Предлагаемое устройство содержит два канала регулирования, а в формировании закона регулирования участвуют три переменные ( о3): положение, скорость и ускорение перемещающегося механизма. На фиг. 1 приведена структурная схемапредлагаемого устройства; на фиг. 2 -электрическая схема эталонной модели;на фиг, 3 - алектрическая схема идентификатора состояния; на фнг. 4 а, б - электрическая схема нелинейного усилителя иего статическая характеристика.Устройство (фиг. 1) содержит каналырегулирования по числу синхронно перемещающихся механизмов, в рассматривае.гмом случае - два канала регулирования,Первый канал регулирования состоит изпоследовательно соединенных регулятора 1положения, привода 2 с датчиком 3 частоты вращения двигателя постоянного тока,перемещающегося механизма 4, напримеродна иэ стоек портала в случае перемещения двух механизмов, и Датчика 5 положения.Вход регулятора 1 положения подключен к выходу блока 6 задания перемещения еВыход блока 6 соединен с входом эталонной модели 7,Выходы датчика 3 частоты вращениядвигателя и датчика 5 положения подключены квходам идентификатора 8 состояния.Выход датчика 5 положения соединенс входом регулятора 1 положения и однимиз входов первого блока 9 сравнений.; Второй вход блока 9 соединен с однйм иэ вы760 6Идентификатор состояния (8 - дляпервого канала, 19 - для второго канала выполнены идентично) представляетсобой электронное устройство, выполненное на операционных усилителях. например,серии К 140.В рассматриваемом примере использован идентификатор состояния для восста новления двухпеременных движения механизма (скорость и ускорения), выполненный на усилителях 29 - 34 (фиг, 3).Блок 12 масштабных коэффициентоввыполнен в виде суммирующего операционного усилителя с тремя входами, по каж- Б дому иэ которых реализован коэффициентусиления, выбираемый иэ соображений устойчивос тиеНелинейный усилитель 13 выполнен наоперационном усилителе, например К 140, 0 в цепь обратной связи которого введенынелинейные элементы (фиг, 4 а). Нафиг, 4 б представлена статическая характеристика усилителя.Регуляторы 1 и 14 положения реали зованы на операционных усилителях и являются ПИ-регуляторами.Ъ 985ходов эталонной модели 7. Второй выходэталонной модели 7 подключен на один ювходов второго блока 10 сравнения, к второму входу которого подключен один извыходов идентификатора 8 состояния,Второй выход идентификатора 8 подключен к одному из входов третьего блока 11сравнения. Второй вход блока 11 соединен с третьим выходом эталонной модели 7. 10Выходы блоков 9 в .11 сравнения со-.единены соответственно с первым, втсьрым и третьим входамн блока масштабныхкоэффициентов 12.Выход блока 12 через нелинейный уси литель 13 соединен с третьим входомпривода 2.Структура второго канала идентична, .Второй канал регулирования состоит. изрегулятора 14 положения, привода 15 с 2датчиком 16 частоты вращения двигателя постоянного тока, перемещающегосямеханизма 17 с датчиком 18 положения.Вход регулятора 14 положения подкщочен к выходу- блока 6 задания перемеше-ния еВыходы датчика 16 частоты вращенияи датчика 18 положения подключены квходам идентификатора 19 состояния.Выход датчика 18 положения соединен 30также с вторым входом регулятора 14положения и одним из входов блока 20сравнения. Второй вход блока 20 соединен с первым входом эталонной модели 7.Выходы идентификатора 19 состояния з 5подключены соответственно к первым входам блоков 21 и 22 сравнения,Вторые, входы блоков 22 и 21 соедииены соответственно с вторым и третьимъыходами эталонной модели 7. 40Выходы блоков 20 22 сравнения соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока масштабныхкоэффициентов 23, выход которого черезнелинейный усилитель 24 подключен ктретьему входу привода 15,Блоки 6 и 7 являются общими дляобоих каналов,Блок 7 - эталонная модель - реалиэо вана на операвионных усилителях, например серии К 140, и представляет собой активный в общем случае фильтр о -го порядка с настройкой, обеспечивающей желаемое качество переходного процесса. В рассматриваемом случае ( Р щ 3) эталонная модель реализована на 4 усилителях 25-28 (фиг. 2. Приводы 2 и 15 построены по принципу подчиненного регулирования и включают в себя силовые тнристорные преобразователи с импульснсфазовым управлением и электродвигателями постоянноготока,В качестве датчиков положения - измерительных преобразователей линейногоперемещения - использованы индуктосины,Блок 6 задания перемещения представляет собой устройство числового программного управления, например, типа 2 СЧ 2,Устройство работает следующим образом,Блок 6 задания перемещения вырабатывает командный сигнал, поступающийна оба канала регулирования, которыезамкнуты по положению, Этот же сигналпоступает на эталонную модель 7, предписывающую механизму желаемое движение, Эталонная модель 7 вырабатываетсигналы скорости 6, ускорения 5 и положения Э (фиг. 2) перемещающихся,3механизма 4 первого канала и механюма 17 второго канада. Эти сигналы подаются синхронно на блоки 9 - 11 сравнения первого канала и 20 - 22 второгоканалаэБлоки 9, 10, 11, 20, 21 и 22 сравнения служат для сравнения предппсываемых значений переменных перемещающегося механизма с реальными, причем сиг 7 9857нал положения перемещающегося механизма 4 (17) 5 вырабатывает датчик 5(18) положения, а недоступные для измерений сигналы скорости 5 и ускорения5 перемещающегося механизма 4 (17)идентификатор состояния 8 (19),В структуре идентификатора состоянияпредусмотрено сравнение на входе усилителя 33 (фиг, 3) сигнала положения механизма с соответствующим сигналом Оидентификатора состояния,Полученная в результате сравненияошибка через соответствующие коэффициенты усиления подается на каждый каскад модели идентификатора состояния: на 15усилитель-интегратор 3 1 и на усилительинтегратор 32,через инвертор 34,Идентификатор 8 (19) состоянии получая на свои входы сигналы с датчика положения 5 5 (18) и с датчика частоты 20вращения двигатеря 3 ( 16) ы,вормируетоценки скорости 5 и ускорения 5 перемещающегося механизма 4 (17), недоступных измерению.Сигналы, представляющие собой резуль 25тат сравнения переменных, предписываемых эталонной моделью 7, с реальными(положение) и восстановленными идентификатором состояния 8 (19) (скорость иускорения перемещающегося механизма) ЗОс выходов блоков 9, 10, 11 (20, 21,22) сравнения поступают на блок 12 (23)масштабных коэффициентов, на выходе которого формируется линейная комбинацияэтих разностей с коэффициентами, выбран-З 5ными из условия обеспечения устойчивости устройства. Эталинейная комбинациячерез нелинейный усилитель 13 (24) поступает на второй вход привода 2 (15),чем обеспечивается синхронное движение 4 Омеханизмов, следящих за движением, предписываемым общей для обоих каналов эталонной моделью 7.Таким образом, в предлагаемом устройстве синхронное перемещение механиз, мов обеспечивается за счет сравнения переменных, предписываемых эталонной моделью, с переменными механизма в каждом канале, что позволяет повысить точность и быстродейсгвие предлагаемогоустройства по сравнению с устройством(1) и устройствами, в частности (3), где 60 8синхронное движение каналов обеспечивается путем взаимного влияния каналов,формула изобретенияУстройство для управления синхронноперемешаюшимися механизмами станка,содержащее блок задания перемещения ипо числу механизмов - каналы регулиравания, каждый из которых содержит ) блоков сравнения, последовательно соединенные расположенный на механизме датчикположения, регулятор положения, привод,датчик частоты вращения двигателя, идентификатор состояния, последовательно соединенные блок масштабных коэффициентов,нелинейный усилитель, подключенный выходом к. второму входу привода, третийвход которого соединен с выходом датчика частоты вращения двигателя, первый,второй и -1 и и -й входы блока масштабных коэффициентов подключены соответственно к выходам первого, второго,, ии и -го блоков сравнения, первыйвход первого блока сравнения соединенс выходом датчика положения и с вторымвходом идентификатора состояния, и 1выходов которого подключены соответственно к первым входам второго, третьего,и -1 и и -го блоков сравнения, вто-чрые входы регуляторов положения каждогоканала соединены с выходом блока заданияперемещения о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения быстродействия и точности устройства, оно содержит общую для всех каналов эталоннуюмодель, первую, второй и -1 и и -й1выходы которой подключены к вторым входам первого, второго и -1 и и -го1 (блоков сравнения каждого канала, а входсоединен с выходом блока задания перемещения.Источники информации,принятые во внимание нри экспертизе1, Авторское свидетельство СССР739477, кл. О 05 В 19/18, 1979.2. Авторское свидетельство СССР584446, кл. 605 В 11/32, 1978.3. Патент ФРГ1285046,кл. 21 Я 62/30, опубющ, 1970 (прото тип).