Система автоматического регулирования

Система автоматического регулирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ , содержащая последовательно соединенные накопитель энергии, высоковольтный коммутатор и pai6o4Hft электрод, последовательно соединенные датчик тока, преобразователь сигнал-вероятность , первый блок памяти, регулирующий блок, усилитель, мощности и исполнительный механизм, последовательно соединенные первый амплитудные селектор и первый блок фop вJрования тактирующих импульсов, подключенный выходом к управляющему вхоз ду первого блока памяти, вход ампли Гг bitfej SO (;.:йАI тудного селектора соединен с выходом датчика тока, а второй выход накопителя энергии соединен с обрабатываемым изделием, отличающаяс я тем, что, с целью повышения качества обработки отливок путем повышения надежности и точности работы устройства, :в нее дополнительно введены второйблок памяти, второй амплитудный селектор, второй блс:: формиройания тактирующих импульсов, расширитель импульсов и коммутатор, соединенный выходом с входом исполнительного механизма, а входом - с прямым выходом расширителя импульсов, инверсный выход которого подключен к первому входу второго блока памяти,щ с вторым входом.которого соединен вы (Л ход BTOpoiro блока формирования тактирующих импульсов, вход второго амплитудного селектора соединен с выходом датчика тока, а выход - с входом второго блока формирования тактирующих 5 импульсов, вхсд раширителя импульсов соединен с выходом первого блока Формирования тактирующих импульсов, выход второго блока памяти соединен с вторым входом регулирующего блока. i

СОЮЗ СОВЕТСНИХ социАлистичесних

РЕСПУБЛИН

1(51) 6 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3550416/18-24 (22) 09 . 02 . 83 (46) 30.05,84, Бюл. 9 20 (72) И.Т.Вовк, Е.В.луценко и С.М.Тихоненко (71) Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики AH УССР (53) 62-50(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 6845 12, кл, G 05 В 19/04, 1979.

2. авторское свидетельство СССР по заявке )!! 3350057, кл.G 05 B 19/04, 1982 (прототип) . (54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕС (ОГО PEIVJIHP0BAH)IR содержащая последовательно соединенные накопитель энергии, высоковольтный коммутатор и рабочий электрод, последовательно соединенные датчик тока, преобразователь сигнал-вероятность, первый блок памяти, регулирующий блок, усилитель мощности и исполнительный механизм, последовательно соединенные первый амплитудные селектор и первый блок формирования тактирующих импульсов, подключенный выходом к управляющему вход ду первого блока памяти, вход амплитудного селектора соединен с выходом датчика тока, а второй выход накопителя энергии соединен с обрабатываемым изделием, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества обработки отливок путем повышения надежности и точности работы устройства, :в нее дополнительно введены второй блок памяти, второй амплитудный селектор, второй блс.: формирования тактирующих импульсов, расширитель импульсов и коммутатор, соединенный выходом с входом исполнительного механизма, а входом - с прямым выходом расширителя импульсов, инверсный выход которого подключен к первому входу второго блока памяти,ю с вторым входом. которого соединен выход второго блока формирования тактирующих импульсов, вход второго амплитудного селектора соединен с выходом С датчика тока, а выход — с входом второго блока формирования тактирующих Я импульсов, вход раширителя импульсов соединен с выходом первого блока фррмирования тактирующих импульсов, выход второго блока памяти соединен с вторым входом регулирующего блока. !

1095134

25

Изобретение бтносится к системам промышленной автоматики, в частности к системам автоматического регулирования электроимпульсных установок, например установок для очистки литья и установок для снятия .остаточных напряжений швов сварных конструкций.

Известно устройство для автоматического регулировани я зле ктроимпульсных установок, в котором величина межэле ктр одно го промежут к а поддерживается в зависимости от величины раэрядного тока, измеренного при помощи датчика, индуктивно связанного с разрядной цепью установки, причем при вырабатывании управляющего воздействия используются вероятностные характеристики входных сигналов, по которым определяется степень достоверности поступающей информации (1J .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор межэлектродного промежутка электроимпульсной уст ановки, содержащий последовательно соединенные датчик тока, преобразователь сигнал-вероятность, блок памяти, регулирующий блок, усилители мощности, исполнительный механизм вертикального перемеще-, ния электрода, последовательно соединенные амплитудный селектор и блок формирования тактирующих импульсов, выходом подключенный к управляющему входу блока памяти, а вход амплитудного селектора соединен с выходом датчика тока.

В таком регуляторе сигнал с датчи-З5 ка тока, пропорциональный амплитудному значению импульсного тока, протекающего в разрядной цепи установки при разряде емкостного накопителя на обрабатываемую деталь, поступает на 40 вход преобразователя сигнал-вероятность, на выходе которого солучает значение условной вероятности измене-. ния межэлектродного промежутка. С выхода преобразователя сигнал поступает на блок памяти, производящий накопление поступающей информации и передачу ее в регулирующий блок, где с помощью схем совпадения определяются комбинации состояний выходов реги-50 стров блока памяти, указывающие на то, что вероятность отклонения сигнала превысила установленный предел, При превышении установленного предела вероятности отклонения сигнала с выхода регулирующего блока через усилители мощности подается команда увеличить или уменьшить промежуток на исполнительный привод, кинематически связанный с электродом. Электрод перемещается до тех пор, пока в регистрах блока памяти не исчезнут комбинации, указывающие на отклонение в режиме работы устройства.

Применение амплитудного селектора совместно с блоком формирования так- 65 тирующих импульсов, угравляющего ра- ботой регистров блока памяти, позволяет производить отсеивание сигналов, поступивших с датчика при так называемых холостых разрядах. Эти разряды характеризуются тем, что они протекают при отсутствии сформированного канала электронной проводимости, ток в цепи обусловлен только ионной проводимостью жидкости и его амплитуда в несколько раз меньше чем амплитуда тока,, протекающего в цепи при разряде со сформированным каналом проводимости (при неизменном значении межэлектродного промежутка) . Частота таких холостых разрядов достаточно велика, они могут происходить при

,любом значении межэлектродного проме жутка, с его ростом их частота увеличивается. Отклонения амплитуды при холостых разрядах значительно превышает предельное значение величины случайного отклонения (21 .

Недостаток регулятора заключается в низкой точности и надежности, обусловленной тем, что в нем отсутст вуют средст ва „позволяющие отличать отдельные холостые разряды, которые могут происходить при любом режиме работы установки от режима холостых разрядов, в который электроимпульсная установка может перейти при резком увеличении величины межэлектродного промежутка после очередного разряда, вследствие, например, разрушения формовочных смесей, покрывающих иэделие, смещения изделия или выхода электрода в процессе движения за его пределы.

Известно, что при увеличении величины межэлектродного промежутка до определенных значений электрические разряды полностью прекратятся и в жидкости будут протекать только ионные токи, которые по амплитуде не отличаются от холостых разрядов, Поэтому если в процессе работы установки по каким-то причинам промежуток резко увеличится, то разряды в ее цепи прекратятся и она перейдет в режим холостых разрядов . Эти ситуации возникают при обработке отливок, имеющих большие габаритные размеры и резкие перепады высот обрабатываемой поверхности, или наличие в ней больших масс формовочных смесей, которые разрушаются при разрядах. В этих ситуациях значения сигналов, поступающих с датчиков скачкообразно, уменьшаются до величины меньшей, чем порог срабатывания амплитудного селект ор а. При эт ом на блок памяти не будут поступать сигналы управления с блока формирования тактирующих импульсов, что приводит к прекращению записи поступающей информации с преобразователя сигнал1095134 вероятность н потере воэможности вы рабатывания управляющего воздействия.

Целью изобретения является повышение качества обработки отливок путем повышения надежности и точности работы устройства. 5

Поставленная г-чь достигается тем, что в систему автоматического регулирования, содержащую последовательно соединенные накопитель з нергии, высоковольтный коммутатор и рабочий I p электрод, последовательно соединенные датчик тока, преобразователь сигналвероятность, первый блок памяти, регулирующий блок, усилитель мощности и исполнительный механизм, последо- 15 вательно соединенные первый амплитудный селектор и первый блок формирования тактирующих импульсов, подключенный выходом к управляющему входу первого блока памяти, вход ам- О плитудного сел ктора соединен с выходом датчика тока, а второй выход на копателя энергии соединен с обраба- . тываемым изделием, дополнительно введены второй блок памяти, второй амплитудный селектор, второй блок формирования тактирующих импульсов, расширитель импульсов и коммутатор, соединенный выходом с вторым входом исполнительного механизма, а входом— с прямым выходом расширителя импульсов, инверсный выход которого подключен к первому входу второго блока памяти,с вторым входом которого соединен выход второго блока формирования тактирующих импульсов, вход второго амплитудного селек..тора соединен с выходом датчика тока, а выход — с входом второго блока формирования тактирующих импульсов, вход расширителя импульсов сое- „4(3 динен с выходом первого блока формирования тактирующих импульсов, выход второго блока памяти соединен с вторым входом регулирующего блока.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит накопитель энергии 1, высоковольтный коммутатор

2,рабочий электрод 3, датчик 4 тока, преобразователь сигнал-вероятность

5, первый блок памяти 6, регулирующий блок 7, усилитель мощности 8, исполнительный механизм 9, первый амплитудный селектор 10, йервый блок формирования тактирующих импульсов, l1, обрабатываемое изделие 12, второй блок памяти 13, второй амплитудный селектор 14, второй блок формирования тактирующих импульсов 15, расширитель импульсов 16, коммутатор

17. 60

Преобразователь сигнал-вероятность

5 содержит 2п пороговых элементов 18 и 2п спусковых элементов 19.

Первый блок памяти 6 содержит к регистров сдвига 20 разрядности 2п, Второй блок памяти 13 содержит к регистров сдвига 21.

Исполнительный механизм 9 содержит привод вертикального перемещения 22 и привод горизонтальногО перемещения

23.

Устройство работает следующим образом.

Поскольку процесс носит стохастический характер, то амплитудное значение текущей реализации импульса тока I; может отличаться от математического ожидания амплитуды m при тех же условиях на величину случайного отклонения „. Величина случайного отклонения амплитуды распределена по нормальному закону и может изменяться,от 0 до предельного значения

=36, т.е ° текущее значение амплитуды при неизменных условиях реализации может колебаться около математического ожидания в диапазоне от m 36 до ю) + 36.

Диапазон возможных случайных отклонений амплитуд разделяют íà 2п уровней дискретизации. Номера уровней отсчитывают от среднего уровня, вверх до (+п)-ного, вниз до (-n)-ного, Для каждого уровня можно определить условную вероятность того, что амплитуда при случайном отклонении превысит его, т.е. каждому уровню . соответствует определенное значение вероятности случайного отклонения.

Величину вероятности можно определить из выражения где Ф вЂ” табулированная функция Лапласа;

С вЂ” уровень дискретизации.

Средний уровень принимается равным математическому ожидани ) амплитуды m при заданном режиме. От него вверх до (+n) -ного и вниз до (-й)— нбго (снмметрично при нормальном законе распределения) в соответствии с априорными данными о величине среднеквадратичного отклонения, квантуя по вероятности случайного отклонения весь диапазон предполагаемого изменения амплитуд, выставляются остальные уровни срабатывания пороговых устройств. Амплитудный селектор

10 настраивается на пропуск импульсов, амплитуда которых превышает амплитуду холостых разрядов U 1,p..

А мплитудный селектор 14 н астраивается на пропуск сигналов, отличных от нуля.

Оператор электроимпульсной установки включает ее и посредством пульта управления задает необходимую траекторию перемещения электрода 3 над обрабатываемой отливкой. При этом электрод 3 начинает горизонтальное

1095134

При постУплении следующего сигнала происхОДит сДвиг информации в регистрах блока памяти 6 на один шаг.

При этом информация с первого регистра переносится во второй, со второго в третий, с к-1 н Х-й, а н первый регистр заносится информация о текущем импульсе. 65

60 движение, а накопитель энергии 1 заряжается до напряжения срабатывания высоковольтного коммутатора 2, После включения блока 2 в разрядной цепи установки протекает ток, наводящий ЭДС в обмотке датчика 4, С выхода датчика 4 сигнал, пРопорциональный току в разрядной цепи, поступает на нходы пороговых элементов 18 преобразователя сигнал-вероятность 5, амплитудных селекторов 10 и 14, По- 10 роговые устройства, уровень настрой-, ки которых ниже амплитуды сигнала с датчика, срабатывают и запускают подключенные к их выходам спусковые элементы 19, с выхода которых сигнал 15 поступает на информационные входы первого регистра блока памяти, при этом если амплитуда сигнала с датчика выше амплитуды холостых разрядон, амплитудный селектор 10 запус-. тит. блок формирования тактирующих импульсов 11, который подает сигнал на управляемые входы регистров блока памяти 6 и на расширитель импульсов

16. С выхода расширителя импульсов

16 на установленный вход регистров блока памяти 6 поступит сигнал, разрешающий запись информации, и в раз-. ряды регистра, подключенные к сработавшим спусковым элементам 19, будет занесена информация„ причем в разряды регистра, подключенные к инверсным выходам спусковых элементов 19, занесутся состояние логического 0, а разряды, соединенные с прямыми выходами — состояние логической 1 .

Так как срабатывают спусковые элементы, подключенные к выходам только тех пороговых устройств, уровень которых превышен амплитудой входного сигнала, то состояние, в которое . 40 переходит первый регистр 20, полностью определяется уровнем, которого достигла амплитуда сигнала. Поскольку каждому уровню соответствует определенное значение вероятности 45 случайного отклонения, то код, зао несенный в первый регистр 20>соответс т вует вероятности . Например, е сли при поступлении сигнала сработало пороговое устройство, настроенное на уровень ту + 3g то вероятность тог@, что отклонение вызвано случайныьы причинами, равна 1,5В. Поскольку уровни выставлены с шагом по неРОятности тО Размерность кОда В регистрах соответствует единицам вероятности.

С выхода регистрон блока памяти

6 сигналы поступают на входы регули ,рующего блока 7, которые контролируют состояние регистров и определяют, что вероятность отклонения сигнала превысила установленный предел. Блок

7 объединяет выходы разрядов разных регистров, выбирая сочетания состояний выходов, которые дают значение вероятности, превышающее установленный уровень. Например, если сигнал при одной реализации превысил уровень, соответствующий вероятности случайного отклонения P = 0,5, то если он превысит его дважды Р = 0,5»

«0,5 0,25, трижды — 0,125, при этом расчет вероятности того, что произо-. шло отклонение режима Po p соответственно для двух превышений Рар, = 10,25 и 0,75, для трех Р„= 0,875 н т.д. Поскольку пороговое значение вероятности могут давать различные сочетания регистров, т,е. несколько сочет аний, то схем совпадения в блоке

7 несколько, а их выходы на усилитель мощности подаются через схему ИЛИ, входящую в регулирующий блок 7, Поскольку сигнал может отклоняться от математического ожидания как вверх, так и вниз, то существуют сочетания, дающие вероятность P .в сторону увеличения и в сторону уменьшения от задания. Так как пороговые уровни выставлены симметрично относительно m а разряды регистров изменяются от (-n) -ного до (+n)-ного (исключая нулевой}, то и схема регулирующего блока, состоящего из схем совпадения, является также симметричной. С выхода блока 7, если после поступления оче; редного сигнала образуется сочетание разрядов в регистрах, дающее значение

Ро (в большую или меньшую сторону} больше установленного уровня, через

,схему ИЛИ сигнал поступает на усили тель мощности 8, который усиливает сигнал и подает на исполнительный при- вод 9, кинематически связанный с электродом 3, команду увеличить или уменьшить величину межэлектродного промежутка. Электрод 3 перемещается до тех пор, пока в регистрах не исчезнут комбинации, дающие Р .больше установленного уровня Р до и. Изменение Р до ï производится подклю-. чением входа блока 8 к выходам других разрядов регистров.

Если при очередной реализации процесса произойдет холостой разряд, то информация н блок памяти б с выхода преобразователя занесена не будет, так как амплитудный селектор

10 не сработает и не запустит блок формирования тактирующих импульсов

11, что н свою очередь, включит рас,шиРитель импульсов 16. При этом сигнал логического 0, поступающий с выхода расширителя импульса 16, 1095134

Составитель П.Кудрявцев

Редактор Ч,Бандура Техред Л.Микеш 3, орректор И. Николаичук

Заказ 3596/29 Тираж 842 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 прои э ведет сбро с информации, з анесенной в регистры блока памяти 6, и отключит коммутатор 17, а сигнал логической 1, поступающий с инверсного выхода расширителя импульсов

16 на установленный вход регистров

21 блока памяти 13, даст разрешение на запись логической 1, постоянно присутствующей на входе первого регистра блока памяти 13. Поступление каждого последующего сигнала с амплитудой, соответствующей холостому разряду, приведет к сдвигу информации на шаг посредством управляющего тактового импульса, поступающего с выхода блока формирования так-15 тирующих импульсов 15. При заполнении всего регистра блока памяти 13 на выходе блока 7 формируется сигнал и через усилитель мощности 8 и исполнительный привод 9>кинематически 7п связанный с электродом 3, даст команду на перемещение электрода 3 вниз до установления нормального промежутка.

Применение в данном устройстве ам-25 плитудного селектора 14, блока формирования тактирующих импульсов 15 и расширителя импульсов 16 позволяет определять сигналы, поступающие при холостых разрядах, и управлять блоками памяти. Применение параллельных, объединенных входами цепочек, состоящих из порогового устройства и спусковой схемы, позволяет определять условную вероятность того, что произошло отклонение режима работы установки от заданного.

Применение регистров сдвига позволяет запоминать информацию об амплитуде K предыдущих реализаций.

Применение регулирующего блока 7 позволяет выявлять комбинации состояния выходов регистров, дающие условную вероятность отклонения режима больше допустимого уровня. Применение усилителей мощности позволяет усиливать сигнал до параметров, необходимых для включения исполнитель,ного привода.

Применение предлагаемой -HcTema . по сравнению с базовой (прототип}. позволяет исключить ложные команды, подаваемые регулятором при холостых разрядах, повысить точность работы регулятора, повысить его надежность, увеличить ресурс работы оборудования эхжктроимпульсной установки. Предполагаемый эффект от внедрения одного регулятора составляет

5 тыс. руб,