Экстремальный регулятор режима обработки на металлорежущих станках

Экстремальный регулятор режима обработки на металлорежущих станках

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЭКСТРЕМАЛЬНЫЙ РЕГУЛHOtoP РЕЖИМА ОБРАБОТКИ НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ, содержащий последовательно, включенные Щ1ФРОВОЙ датчик регулируемого параметра, первый регистр, первый блок сравнения, логический блок, первый аналоговый ключ, интегратор , тиристорнкй преобразователь и двигатель перемещения стола, последовательно включенные тактовый генератор и блок коммутации, первый выход которого подключен к управляющему входу первого регистра, а цифровой датчик оборотов двигателя перемидения стола и второй аналоговый ключ, вход и выход которого подключены соответственно к второму выходу логического блока и к входу ;интегратора, отличающийся тем, что, с целью повьаиения точности, в него введены второй регистр, второй блок сравнения и доследовательно включенные блок вычитания, третий блок сравнения, преобразователь код - напряжение и четвертый блок сравнения, выходом подключенный к управляющему входу тактового генератора , причем выход цифрового датчика оборотов двигателя перемещения ) стола, через последовательно соеди (Л ненные второй региетр и второй блок сравнения подключен к второму входу с логического бйока, второй выход блока коммутации подключен к управляю .щему входу второго регистра, а входы блока вычитания соединены с выходами соответствующих разрядов первого регистра.

СОКИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECAVSËÈК (19) (L1) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ (21) 2914085/18- 24 (22) 23. 04 .80 (46) 30.04.83. Бюл. 9 16 (72) Н.К. Шапарев и В.A. Водичев (7l) Одесский ордена Трудового Красного Энамени политехнический институт .(53) 621.503.55 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 484498, кл. G 05 В 13/02, 1974.

2. Казакевич В.В., Родов A.Á.

Системы. автоматической оптимизации. Энергия, 1977, с. 30 (прототип)..

I (54) (57) ЭКСТРЕМАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР РЕЖИМА ОБРАБОТКИ HA ИЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ

СТАНКАХ, содержащий последовательно, включенйые цифровой датчик регулируемого параметра, первый регистр, первый блок сравнения, логический блок, первый аналоговый ключ, интегратор, тиристорный преобразователь и двигатель перемещения стола, пос» ледовательно включенные тактовый генератор и блок коммутации, первый выход которого подключен к управляю3(5)) С 05 В 19/39; В 23 Я 1.5/02 щему входу первого регистра, а также цифровой датчик оборотов двигателя перемещения стола н второй аналоговый ключ, вход и выход которого подключены состветственно к второму выходу логического блока и к входу ,интегратора, о т л н ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй регистр, второй блок сравнения и цоследовательно включенные блок вычитания, третий блок сравнения, преобразователь код - напряжение и четвертый блок сравнения, выходом подключенный к управляющему входу тактового генератора, причем выход цифрового датчика оборотов двигателя перемещения Pg стола через последовательно соеди ненные второй регистр и второй блок сравнения подключен к второму входу логического блока, второй выход блока коммутации подключен к управляющему входу второго регистра, а входы блока .вычитания соединены с выходами соответствующих разрядов первого регистра

1G15338

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами металлообработки и может быть применено в станкостроении для повышения производительности металлорежущих станков, например, при 5 обработке шлифованием.

Для ряда станков, в частности плоскошлифовальных с круглым столом и горизонтальным шпинделем, показатель производительности (себестоимости) обработки обладает максимумом (минимумом) относительно скорос;ти подачи..Положение экстремума иэ" меняется при изменении параметров режима резания ° 15

Для повышения производительности станков в процессе обработки автоматически изменяют скорость привода подачи стола так, чтобы поддерживать показатель производительности (себе- 20 стоимости) обработки в области его максимального (минимального) значения несмотря на изменение параметров режима резания.

Известно устройство с независимым 25 поиском, содержащее два релейных блока, в цепях обратных связей которых включены, интеграторы, выход одного из блоков подключен к первому поляризованному реле, а выход другого через последовательно соединенные инвертирующий усилитель и замыкающий контакт первого поляризованного реле подключен к второму поляризованному реле, контакты которого подключены к исполнительному механизму 1 1 ).

Недостатками этого устройства являются сложность настройки и невысокая точность работы в системах управления станками.

Наиболее близкой к предлагаемому 4() по технической сущности является система автоматической оптимизации, содержащая последовательно включенные первый импульсный элемент, запоминающее устройство, элемент сравнения,45 сигнум реле, второй импульсный элемент и исполнительный механизм, причем выход первого импульсного элемента соединен с другим входом элемента сравнения (2 j.

Недостатками известной системы являются сложность настройки, невысокая точность работы и невозможностьь управления инерционными объектами.

Цель изобретения — повышение точности регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что экстремальный регулятор режима обработки на металлорежущих станках, содержащий последовательно 60 включенные цифровой датчик регулируемого параметра, первый регистр, первый блок сравнения, логический блок, первый аналоговый ключ, интегратор, тиристорный преобразователь >5 и двигатель перемещеьия стола, последовательно включенные тактовый генератор и блок коммутации, первый выход которого подключен к управляющему входу первого регистра, а также цифровой датчик оборотов двигателя перемещения стола и второй аналоговый ключ, вход и выход которого подключены соответственно к второму выходу логического блока и к входу интегратора, содержит второй регистр, второй блок сравнения и последовательно включенные блок вычитания, третий блок сравнения, преобразователь код — напряжение и четвертый блок сравнения, выходом подключенный к управляющему входу тактового генератора, причем выход цифрового датчика оборотов двигателя перемещения стола через последова° тельно соединенные второй регистр и второй блок сравнения подключен к второму входу логического блока, второй выход блока коммутации подключен к управляющему входу второго регистра, а входы блока вычитания соединены с выходами соответствующих разрядов первого регистра.

На чертеже представлена схема регулятора.

Регулятор содержит цифровой датчик 1 регулируемого параметра, цифровой датчик 2 оборотов двигателя перемещения стола,первый 3 и второй

4 регистры,.тактовый генератор 5, блок 6 коммутации, блок 7 вычитания, третий блок 8 сравнения, преобразо- ватель 9 код - напряжение, четвертый

10, первый 11 и второй 12 блоки сравнения, логический блок 13, первый 14 и второй 15 аналог вые ключи, интегратор 16, тиристорный преобразователь 17 и двигатель 18 перемещения стола.

РегУлятор работает следующим обраэол».

В процессе обработки детали на станке производятся измерения. показателя эффективности обработки 3 и скорости вращения стола Ч, цифровые значения которых устанавливаются на выходах датчиков 1 и 2 соответственно. Последовательно проводятся два измерения величин 3 и Ч, 3. и

V 3 и V. Результаты измере(+1»+» н йй в дв оичных кодах э аписыв аютс я в регистры 3 и 4. Управление записью кодов величин Э и М в соответствующие ячейки регистров осуществляется с помощью блока 6, на вход которого поступают импульсы от генератора 5.

С приходом первого импульса генератора 5 с блока 6 поступает сигнал на шины записи первых ячеек регистров 3 и 4, осуществляет я запись кодов величин 3,. и Ч; . С приходом второго импульса генератора 5 производится запись кодов величин 3;tl

1015338 и Yi>q во вторые ячейки рет истров

3и4.

В результате на выходах регистров

3 и 4 появляются цифровые значения величин Э;, 3; 1 и Ч;, Ч;+., в двоичных кодах, которые пеступают на блоки 11 и 12. На, выходах этих блоков формируется единичный сигнал, если числовое значение величин в (i+1) м измерении больше, чем в 1 -м, и нулевой сигнал в противном случае, т.е. блоки сравнения проводят анализ знаков приращений sign s3 и sign дЧ величин 3 и Ч, причем положительному приращению соответствует единичный сигнал на выходах.

Сигналы с выходов блоков 11 и 12 ,поступают в логический блок 13, ко торый на выхоце формирует единичный сигнал = 1 (V=0) при.совпадении входных величин (обе нули либо обе единицы) и сигнал 7 =О (f =1) в противоположном случае. Сигнал f =1 является командой на увеличение угловой скорости привода стола, а сигнал f =1 — командой на уменьшение скорости, Сигналы f u f с выходов блока 13 поступают на ключи 14 и 15 соответственно, которые в зависимости от значения сигналов f u f осуществляют подключение к входу интегратора 16 постоянного напряжения положительной или.отрицательной полярности. На выходе интегратора напряжение будет либо линейно возрастать, либо линейно уменьшаться в зависимости от положения рабочей точки на характеристике 3= f(V) и направления ее движения.

Напряжение с интегратора 16 поступает в цепь задания напряжения преобразователя 17, вызывая соответствующее изменение угловой скорости двигателя 18, При перемещении рабочей точки по левой ветви экстремальной характеристики, обладающей максимумом, по направлению к этому максимуму параметры 3 и V увеличиваются, т.е. имеют место неравенства 3;л. 1> Э;и

V тЧ . Ha выходах блоков 11 и 12

1+1 i установятся сигналы sign a3= 1 и

sign .вЧ= l,а сигнал У.=1 на выходе блока 13 вызовет подключение к входу интегратора 16 постоянного напряжения отрицательной полярности. На. выходе интегратора напряжение, поступающее в цепь задания скорости электропривода, будет линейно воз" растающим, т.е. будет поступать команда на дальнейший разгон привода.

В процессе разгона рабочая точка пройдет точку экстремума функции

3= f(V). При этом результаты измерений величин 3 и М будут следующими:

3 а 3. и V 7Ч . На выходе блока

3+a i 3+1

1l появится сигнал sign a3= О, а на выходе блока 12 — сигнал в1цпьЧ = 1.

В этом случае сигнал на выходе блока 13 вызовет подключение к входу интегратора 16 постоянного напряжения положительной полярности. Напряжение на выходе интегратора будет

5 линейно уменьшаться, т.е. начнутся замедление привода и движение рабочей точки по правой ветви экстремальной .характеристики по направлению к максимуму.

При вторичном прохождении рабочей точкой точки экстремума результаты измерений величин 3 и Ч будут следующими 3; < 3- и V;+ (V, . В соответствйй с этим произойдет изменение сигналов на выходах блоков

11 и 12, а сигнал на выходе блока

13 подаст команду на разгон привода.

Таким образом, система постоянно работает в режиме поиска и поддержания экстремума функции 3= f(Ч).

Аналогичным образом осуществляется, поиск минимума функции 3= f(Ч) ;,-(при оптимизации по критерию себестоимости). В этом случае необходимо произвести переключение сигналов, поступающих на входы блока 11, подавая значение 3;+„ на первый вход, а

3; — на второй. При этом единичный сигнал на выходе блока 11 будет

cooTBатствовать уменьшению показате30

Из описанного выше следует, что для осуществления поиска экстремума показателя эффективности обработки анализируются знаки приращений реЗ5 гулирующего параметра V и регулируемого параметра 3=f(V) . Такой способ . управления обусловлен особеннОстями системы управления металлорежущим станком, седержащей инерционности

40 интегратора, тиристорного преобразователя, двигателя, редуктора и стола плоскошлифовального станка с деталью. Для такого объекта управления при движении рабочей точки к

45 точке экстремума, например, справа, после прохождения экстремума и изме" нения задающего всздействия электропривод будет некоторое время продолжать движение в прежнем направлении и приращение показателя эффективности (при поиске максимума) будет оставаться отрицательным. Если не контролировать знак приращения управляющего параметра Ч, то в устройстве -произойдут ложный реверс и изменение управляющего .воздействия, направленного в сторону ухода от экстремума. В дальнейшем такие ложные реверсы будут повторяться и регулятор не обеспечит работу станка

60 в области экстремума показателя эффективности. При учете знака управ.ляющего параметра М (как в предлагаемом регуляторе) ложных реверсов не будет, поскольку при signa3 = 7 и

65 signBV = 1. f = 0 и регулятор продол1015338

Составитель Ю. Сычев

Редактор A.Orap Техред С.Мигунова Корректор М. Шароши, C

Заказ 3208/44 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал.ППП Патент, г. Ужгород, ул ° Проектная, 4 жает работу в том же направлении, т.е. в направлении к экстремуму.

Для снижения потерь на рыскание при переходе от пологого экстремума функции 7= Е(V) к явно выраженному применена схема изменения генератора 5.

В процессе поддержания экстремума показателя эффективности обработки значения показателя 7 в двух последовательных циклах измерений 3- и (О ;+.(, устанавливающиеся на выходе регйстра 3, подаются на блок 7, опре- . деляющий величину приращения .Ю= 31+ - 71(. Эта величина поступает на блок 8, на который подается также 15 заданное допустимое значение колебаний показателя d3>+„. На выходе блока 8 формируется цифровой код, пропорциональный разности 63 „-ь7 который преобразуется в напряжение преобразователем 9. Сигнал 0 поступает на блок 10, где вычитается из задающего напряжения U3 ° Сигнал напряжения.U =U — U определяет частоту генератора Ъ, который является генератором, управляеьвве напряжением.

При выходе в область экстремума показателя 7, если этот экстремум пологий, на выходе блока 8 цифровой код (Ы оп-аЭ) 7 О, а на выходе преобраэоватепля 9 U 7 О. Этот сигнал вычитаетс я из О и снижает н апряжение U, понижая частоту генератора 5.

Если экстремум явно выраженный, то (ЬЭ„О„-дэ) (О и и„(0 В этом случае напряжение О добавляется к сигналу U (О =О (- ) ), что увеличивает частоту генератора 5. При. этом уменьшается время между двумя последовательными измерениями величин

7 и V а следовательно, и время интегрирования интегратора 16, т.е. произойдет уменьшение шага поиска, что повысит точность поддержания экстремума.

Таким образом, предлагаемый регулятор позволяет уменьшить потери на рыскание при переходе от пологого экстремума к явно выраженному. Кроме того, он значительно повышает точность подцержания экстремума показателя 7=f(М) и делает управление более гибким.