Устройство для управления следящим приводом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН А 1 89 9) 05 В 19/40 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 7ьденштейн тельство 11/01, льство СССР 19/40, 1978. 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯДЯЩИМ ПРИВОДОМ НИЯ СЛ.дл вог ограммн ния в система исл ль иэобзащищеннос го управления станками,ретения - повышение поме ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидеУ 682870, кл. С 05 ВАвторское свидетеВ 736052, кл, С 05 В ти устройства для управления следящим приводом - достигается введением элемента задержки и многоканального генератора одиночных импульсов, что позволило путем стробирования и-ых импульсов, поступающих на первый вход устройства от датчика перемещения и сопровождающихся помехами в виде одиночных импульсов или пачек импульсов, исключить значительные перемещения строб-импульса и обеспечить ус 1 ойчивую работу устройства. Устройство содержит формирователь 1 импульсов, делители 2, 3 и 5 частоты, генератор 4 импульсов, дискриминатор 6, элемент И 7, формирователь 8 строб- . Я импульсов, многоканальный генератор 9 одиночных импульсов и элемент 10 задержки. 1 з,п. ф-лы, 9 илС:Изобретение относится к областиавтоматики и предназначено для использования в системах числового программного управления станками (СЧПУ).Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройствадля управления следящим приводом,На фиг. 1 изображена функциональная схема .устройства для управленияследящим приводом; на фиг, 2 - пример реализации формирователя импульсов на фиг. 3 - временная диаграмма работы формирователя импульсовна фиг. 4 - формирователь строб-им 15пульсов, на фиг, 5 - временная диаграмма работы формирователя стробимпульсов; на фиг. 6 - многоканальный генератор одиночных импульсов,на фиг. 7 и 8 - примеры реализациисоответственно второго и третьегоделителей частоты; на фиг. 9 - временные диаграммы работы устройства.Устройство содержит формирователь1 импульсов, делители 2 и 3 частоты, 25генератор 4 импульсов, делитель 5частоты, дискриминатор 6, элемент, И 7,формирователь 8 строб-импульсов,многоканальный генератор 9 одиночныхимпульсов, элемент 10 задержки. Формирователь импульсов (фиг. 2) содержит усилитель 11 мощности, триггер12, усилитель 13 мощности. Формирователь отроб-импульсов (фиг. 4) содержит элементы И 14 и 15, элементНЕ 16 и элемент И 17, Многоканальныйгенератор одиночных импульсов (фиг.6)содержит триггеры 18-24, регистр25, элемент И-НЕ 26, элемент НГ 27и элемент ИЛИ 28, Делители частоты 40(фиг, 7 и 8) содержат триггеры29-33,Устройство для управления следящим приводом работает следующим образом. 45Исходное состояние устройства, атакже его состояние после отработкивозможного рассогласования на выходедискриминатора 6 при включении следующее. 50. Тактовая последовательность импульсов с выхода генератора 4 черезэлемент 10 задержки поступает на первый вход многоканального генератора9 одиночных импульсов, где эти импульсы формируют по каждому синхронизированному входному импульсу соответствующий одиночный импульс навыходе. Кроме того, тактовая последовательность импульсов поступаетна третий делитель 5 частоты, а также через первый делитель 2 частотына второй делитель 3 частоты. Выходные импульсы первого делителя 2 частоты на выходах формирователя 1 импульсов формируют две последовательности импульсов одинаковой частотыследования скважностью, равной двум,сдвинутые относительно друг другана четверть периода.Из выходных импульсных последовательностей второго делителя 3 частоты формирователь 8 формирует стробимпульсы 1, 2 и 3. На первом и третьем выходах третьего делителя 5частоты формируются соответственностроб-импульсы 4 и 5, Указанные стробимпульсы служат для синхронизациивходных импульсов многоканальногогенератора 9 одиночных импульсов.Поскольку в исходном состоянии входныеимпульсы присутствуют только во втором входе многоканального генератора 9 одиночных импульсов, а на третьем и четвертом его входах их нет,то одиночные импульсы появляютсяпопеременно на первом и втором выходах, Поступая на второй делитель3 частоты, они создают попеременноединичные фазы строб-импульсам на выходах формирователя 8 в положительную и в отрицательную сторону относительно некоторого среднего значения фазы. Импульсы из последовательности, присутствующей на первом вхо-де устройства, прошедшие элемент И 7,образуют на первом входе дискриминатора 6 последовательность с той жечастотой следования, что и у импульсов с второго выхода третьего делителя 5 частоты. А так как их относительный сдвиг по фазе равен 180 , тона выходе дискриминатора 6 рассогласование отсутствует,Формируемые в устройстве стробимпульсы определены следующим образом,Строб-импульсы 1 - последовательность импульсов, длительность которых равна периоду следования импульсов на первом входе устройства, Наэтот вход поступают импульсы с выхода усилителя сигнала датчика перемещения. Их частота следования равначастоте следования двух импульсныхпоследовательностей на выходе формирователя 1 импульсов. В свою очередь, 1308988эта частота определяется параметрами датчика перемещения и реализуетсявыбором соответствующего коэффициента деления первого делителя 2 частоты. Частота следования строб-импульсов 1 определяется требуемым диапазоном сигнала рассогласования на выходе дискриминатора 6 таким образом,чтобы путем стробирования на элементе И 7 на первый вход дискриминатора 106 пропускался бы не каждый импульсс выхода усилителя сигнала датчикаперемещения, а, например, п-й. Это,кроме того, определяет коэффициентделения третьего делителя 5 частоты, 15Строб-импульсы 2 - последовательность импульсов, время действия которых соответствует второй половинестроб-импульса 1, при этом их передний фронт совпадает с центром стробимпульса 1 и установкой первого триггера 30 второго делителя 3 частотыв нуль.Строб-импульсы 3 - последовательность импульсов, действующая в отсутствии строб-импульса 1, причем каждый импульс по своей длительности соответствует времени пребывания первого триггера 30 второго делителя 3частоты в состоянии единицы, 30Строб-импульсы 4 - последовательность импульсов, соответствующая ну-.левому состоянию первого триггера 32третьего делителя 5 частоты,.Строб-импульсы 5 - последовательность импульсов, соответствующая единичному состоянию первого триггера32 третьего делителя 5 частоты,В процессе работы устройства возможны следующие случаи.Случай 1. На втором и третьем входах устройства импульсы программногоперемещения от интерполятора СЧПУотсутствуют, В этом случае на первоми третьем входах третьего делителя 5 4частоты одиночных импульсов нет и,на его втором выходе импульсная последовательность имеет постоянное зна.чение фазы. Дискриминатор 6, выявляяотносительно фазы этих импульсов50возможные флюктуационные отклоненияот 180 фазы и-х входных импульсов,формирует на своем выходе сигналрассогласования, который воздействует через третий выход устройства наисполнительный механизм так, что отклонение компенсируется, С другой стороны. возможные флюктуации фазы и-х импульсов определяют их временноеположение относительно центра стробимпульса 1, Если очередной и-й импульс поступает на первый вход устройства до момента появления центрастроб-импульса 1, то он по второмувходу многоканального генератора 9одиночных импульсов запоминается внем. С приходом переднего фронтастроб-импульса 2 производится соответствующая синхронизация, и очередным импульсом тактовой последовательности на первом входе многоканального генератора 9 одиночных импульсовна его первом выходе формируется одиночный импульс, Этим импульсом попервому входу второго делителя 3 частоты устанавливается в единицу егопервый триггер 30,Если же очередной п-й импульс поступает в интервале времени междуцентром и концом строб-импульса 1,то после окончания последнего передним фронтом первого поступившегостроб-импульса 3 в многоканальномгенераторе 9 одиночных импульсовпроизводится соответствующая синхронизация, и очередным импульсом тактовой последовательности на его втором выходе формируется одиночный импульс. Этот импульс по третьему входу второго делителя 3 частоты установит в ноль его первый триггер 30.В результате изменения состоянияпервого триггера 30 второго делителя 3 частоты создается элементарныйскачок фазы выходных стробов формирователя 8, которые перемещаютсятак, чтобы п-й импульс приблизилсяк центру строб-импульса 1.Поскольку формирование переднихфронтов строб-импульсов 2 и 3 происходит после поступления очередногосчетного импульса на второй вход делителя. 3 частоты, то изменение состояния его первого триггера 30 поустановочным входам происходит впромежутке времени между этими счетными импульсами, чем повьппается устойчивость работы второго делителя 3частоты, а следовательно, и всегоустройства. Используемые здесь счетные импульсы получаются путем деления первым делителем 2 тактовой последовательности импульсов генератора4 импульсов, Их период следования определяет величину элементарного скачка Фазы строб-импульсов на выходе10 15 20 являются при отса 1, а такжео одну с нимоб-импульса 1,не нарушится,о разные стороа строб-импульение фазы стробормирователя 25 ЗО 1 до поступленако после их 40 45 50 55 выхода дискривается,ьсов (фиг.2)азом,ирователя имовательностью 2, котораяости проходит ователя импульже входная поссов поступает Так как через еля импульсов поступает имность со скважв 2 раза выше, каждому импульости произвоформирователя 8. Она должна быть, содной стороны, минимальной для обеспечения точности слежения, с другойстороны - такой, чтобы при максимальной возможной скорости изменения .фазы и-го импульса центр строб-импульса 1 от него отставал, осуществляятем самым постоянное слежение за п-м импульсом,.В рассмотренном случае устройство находится в режиме динамического равновесия.Случай 2, На второй вход устройства поступает программный импульс для перемещения исполнительного механизма в положительном направлении. Этот импульс через третий вход многоканального генератора 9 одиночных импульсов запоминается в последнем, С приходом переднего фронта строб-импульса 4 производится соответствующая синхронизация импульсом тактовой последовательности, задержанным на элементе 10 задержки, На третьем выходе многоканального генератора 9 одиночных импульсов формируется одиночный импульс, Этот импульс по первому входу третьего делителя 5 частоты устанавливает в единицу его первый триггер 32.Если же на третий вход устройства поступает программный импульс для перемещения исполнительного механизма в отрицательном направлении, этот импульс так же, как и импульс по второму входу устройства, обеспечивает формирование по строб-импульсу 5 одиночных импульсов на четвертом, выходе многоканального генератора 9 одиночных импульсов. Сформированный одиночный импульспо третьему входу третьего делителя 5 частоты устанавливает в нуль его первый триггер 32,Изменение состояния первого триггера третьего делителя 5 частоты в дополнение к счетным импульсам создает элементарный скачок фазы импульсной последовательности на втором входе дискриминатора 6, на выходе которого в зависимости от знака изменения фазы формируется соответствующее рассогласование, поступающее через третий выход устройства на исполнительный механизм.Поскольку формирование одиночных импульсов осуществляется по задержанным импульсам тактовой последовательости, изменение состояния первог триггера 32 третьего делителя 5 частоты по его установочным входам осуществляется в интервале времени между счетными импульсами, что повышает,устойчивость работы третьего делителя 5 частоты, а следовательно, ивсего устройства в целом,Случай 3, На импульсную последовательность, поступающую на первыйвход устройства, воздействуют помехи, в результате чего возможно пропадание п-го импульса, появление одиночных лишних импульсов, а такжекратковременной пачки лишних импульсов. Пропадание и-го импульса вызывает кратковременные сбои в работедискриминатора 6, которые привод неуспевает отрабатывать, а значениефазы строб-импульсов на выходе формирователя остается неизмененным,Поэтому с появлением п-го импульсасостояние выхода дискриминатора 6восстанавливается. Е ли лишний импульс или их пачка п сутствии строб-импул после и-го импульса сторону от центра ст состояние устройства При их расположении ны относительно цент са 1 произойдет нар импульсов на выходе только на величину э ементарного скачка фазы, устраняющегося с приходомпоследующих п-х импу ьсов, Сбои вработе дискриминатор6 происходят,если лишний импульс и их пачкапоявились в пределах интервала действия строб-импульса ния п-го импульса, О прохождения состояние минатора 6 восстанавлиФормирователь импу работает следующим обНа второй вход фор пульсов подается посл импульсов со скважнос через усилитель 11 мо на второй выход форми сов. Одновременно эта ледовательность импул на В-вход триггера 12 первый вход формирова на С-вход триггера 12 пульсная последовател ностью 2, но частотой чем на О-входе, то посу этой последовательндится периодическая установка триггера 12 в состояние "1" или "0". В результате на прямом выходе триггера12 формируется импульсная последовательность со скважностью 2 (меандр) 5со сдвигом по фазе относительно импульсов на 0-входе триггера на четверть периода. Эта импульсная последовательность через усилитель 13 мощ 10ности подается на первый выход формирователя импульсов,На третий вход формирователя стробов поступает импульсйая последовательность, которая получается от де 15ления исходных счетных импульсов, навторой вход - импульсная последовательность с частотой следования вдва раза большей, чем на третьем входе; а на первый вход - импульсы счастотой следования в два раза мень 20шей, чем у исходных счетных импульсов, На остальные входы поступают импульсные последовательности, являющиеся производными от деления импульсов на первом входе. С их помощью навыходе элемента И 14 появляется каждый К-й импульс из последовательностиимпульсов на первом входе,На выходе элемента И 15 формируются импульсы, соответствующие второйполовине действия импульса на выходепервого элемента И 14, Использованиеинвертора 16 позволяет получить навыходе элемента И 17 импульсы в отСутствие импульсов на выходе элемента И 14.Многоканальный генератор 9 одиночных импульсов работает следующим образом.В исходном состоянии на второй -40четвертый входы многоканального генератора одиночных импульсов импульсыне поступают и триггеры 18-24, а также регистр 25 находятся в состояниисброса, Если по входам - второму,45третьему или четвертому поступит импульс, то соответствующий триггер 18,19 или 20 установится в единицу,Через пятый, шестой, седьмой и восьмойвходы многоканального генератора одиночных импульсов на С-входы триггеров21-24 периодически поступают импульсы синхронизации, причем импульсы попятому и шестому входам разнесены вовремени, При этом состояние триггера18 по переднему фронту синхроимпульсаперепишется в Триггер 21 или в триггер 22, а состояние триггеров 19 и 20 - в триггеры 23 и 24 соответственно. Поскольку на первом выходе регистра 25 присутствует нуль, этот нуль через элемент И-НЕ 26 на К-входе регистра 25 установит единицу, разрешающую записьПоэтому по переднему фронту очередного короткого импульса на С-входе регистра 25 в него переписывается состояние триггеров 21- 24, по первому разряду устанавливается логическая единица, которая на первом выходе регистра 25 и далее на втором входе элемента И-НЕ 26 устанавливается после установки логического нуля на первом входе элемента И-НЕ 26, куда через элемент НЕ 27 поступает тот же импульс, что и на С-вход регистра 25. В результате на К-входе регистра 25 сохраняется логическая единица. По заднему фронту импульса на С-входе регистра 25 на первом входе элемента И-НЕ 26 устанавливается логическая единица и. на К-вход регистра 25 поступает логический нуль, по которому осуществляется сброс регистра 25, Установка логического нуля на втором входе элемента И-НЕ 26 переводит К-вход регистра 25 в состояние логической единицы, которая сохраняется до прихода заднего фронта .очередного импульса на С-вход.Ъ На время действия импульса по С,входу регистра 25 на его втором -пятом выходах присутствуют логические состояния, определяемые состоянием триггеров 21-24, Если это были состояния логической единицы, то на соответствующих указанных выходах регистра 25 формируется импульс с длительностью импульса на первом входе многоканального генератора одиночных импульсовЭти импульсы поступают на соответСтвующие выходы последнего и, кроме того, на сброс соответствующих триггеров, причем сброс триггеров импульсами со второго и третьего выходов регистра 25 осуществляется че- рез элемент ИЛИ 28. Таким образом, канал, по которому сформировался импульс, переводится в исходное состояние.формула изобретения1. Устройство для управления следящим приводом, содержащее генераторймпульсов, первый, второй и третий делители частоты, формирователь импульсов, формирователь строб-импульсов, элемент И и дискриминатор, первый вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого является первым входом устройства, а второй вход элемента И соединен с первым выходом формирователя строб- импульсов, входы которого подключены к соответствующим выходам второго делителя частоты, второй вход которого соединен с третьим выходом первого делителя частоты, первый и второй выходы которого подключены соответст 15 венно к первому и второму входам формирователя импульсов, первый и второй выходы которого являются соответственно вторым и третьим выходами устройства, выход генератора импульсов соединен с входом первого делителя частоты и с вторым входом третьего делителя частоты, второй выход которого соединен с вторым входом дискриминатора, выход которого является первым выходом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности устройства, в него введены многоканальный .30 генератор одиночных импульсов и элемент задержки, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход элемента задержки соединен с первым входом многоканального генератора одиночных импульсов, второй вход которого соединен с выходом элемента И, третий и четвертый входы многоканального генератора одиночных импульсов являются соответственно вторым и третьим входами устройства,40 второй и третий выходы формирователя строб-импульсов соединены соответственно с пятым и шестым входами многоканального генератора одиночных45 импульсов, седьмой и восьмой входы которого подключены соответственно к первому и третьему выходам третьего делителя частоты, первый и третий входы которого подключены соответственно к третьему и четвертому выхо 50 дам многоканального генератора оди-, ночных импульсов., первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и третьим входами второ,го делителячастоты.55 2, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что многоканальный генератор одиночных импульсов содержит первый, второй, третий,четвертый, пятый, шестой и седьмой триггеры, регистр, элемент НЕ, элемент И-НЕ, и элемент ИЛИ, Выход которого соединен с К-входами первого, четвертого и пятого тригГЕров, вход элемента НЕ является первым входом многоканального генератора одиночных импульсов и соединен О С-входом регистра, К -вход которОго соединен с выходом элемента И-НЕ первый вход которого соединен с вцкодом элемента НЕ, второй вход элемейта И-НЕ соединен с первым выходом Регистр, второй выход которого подклюЧен к первому входу элемента ИЛИ и является первым выходом многоканального генератора одиночных импульсов, Вторым выходом которого является второй вход элемента ИЛИ и третий выход регистра, четвертый выход которого соединен с К входами второго и шестого триггерови является третьим выХодом многоканального генератора одиночных импульсов, четвертым выходом которого являются К-входы третьего и седьмого триггеров и пятый выхоц регистра, пятый вход которого соединен с выходом седьмого триггера, П-вход которого соединен с выходом третьего триггера, Я-вход которого является четвертым входом многоканального генератора одиночных импульсов, третьим входом которого является Я-вход второго триггера, выход которого соединен с В-входом шестого триггера, выход которого соединен с четвертым входом регистра, третий вход которого соединен с выходом пятого триггера, 0-вход которого соединен с . одноименным входом четВертого триггера и с выходом первого триггера, Б-вход которого является вторым входом многоканального генератора одиночных импульсов, пятым, шестым,седьмым и восьмым входами которого являются соответственноС-входы четвертого, пятого, шестого и седьмого триггеров, выход четвертого триггера соединен с вторым входом регистра, первый вход которого является входомлогической единицы,3 Вход2 йод СтрИр СтрМЯ еитр сгпрода