Злектрогидравлическая релейно-импульсна.я следящая система

Злектрогидравлическая релейно-импульсна.я следящая система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

292!40,Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авг. свидетельства М

Заявлено 08.Y.1969 (№ 1328885/18-24) ЧПК 6 05Ь 19,02

Е 151) 19 0:3 с присоединением заявки . !!

Приоритет

Опубликовано 06.1.1971. Бюллетень . и 4

Дата опубликования описания 22.11.1971

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДЬ; Л62.523.3(088 8) Автор изобретения

1Чосковский станкоинструментальный институт

Заявитель

ЗЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ РЕЛЕЙНО-ИМ11УЛЬСНАЯ

СЛЕДЯЩАЯ СИ С 1 EMA

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано в следящих приводах контурных систем программного управления металлорежущими станками.

Известны электрогидравлические следящие системы для контурных систем программного управления. К недостаткам известных элсктрогидравлических систем относятся зна ительные аь!нлитудные и фазовые потери, а также неизбежные дро сельные потери в гидроусилнтеле с электромеханическим преобразователем (это отрицательно сказываегся на динамике системы и на ее точности), зависимость быстродействия системы or уровня управляющего сигнала, нсстабплы!а>1 работа при шгзкнх уровнях унравл>!ющего сшII B Jl II.

С целью повышения бь|стродсйствпя, То шости и помехоустойчииостп в каждом пз каналов положительного и отрицательного сигналов pl!ecol л11совсlння прс !ложсп>lой элсктрогидравлической следящей системы дополш,тельно установленные объемные дозаторы соединены с рабочими полостями одного пз золотников золотникового релейного блока с электромагнитным управлением. 15 олокс преобразования сигнала рассогласова1шя выходы триггеров реверсивного двончного сч тчика подключены ко входу логического элемента <<ИЛИ», выход которого соединен с вен !нлсы 0TKpblr Одного пз ВходОЬ фсppo гp3IIзпсторных модулей, выходы которы i соединены с cooTIIeTcTIiyioiil>i»II входамп блокоь управления.

Иа фиг. 1 нзображена общая структурная блок-схема электрогпдрав.шческой релеlllloимпульсной следящей системы, где 1 — блок программы; > — сннхронпзатор управл>пощп . пхшульсов; д — блок преооразованпя сш нал

jQ рассогласования положительного направления; 1 — 0JIÎK п1 сoop«130IiDIIII>i cill IIII JIII р ссогласозаппя отр;!цагсльпого паправлс1ш>1; !>— блок управлс>шя пер еключеш>см; 6 — блок управлсш>я сшнала рассогласовашгя положи15 тельного направления; 7 — Олок управления

cIIi IIaла рассогласовгппгя отрицательного паправлеш!я; 8 — элсктрогпдрав.шчсскпй цп!рровой регул>!тор; 9 — псполшпельный орган;

10 — система oop ITII011 связи; 11 — cIIIIhpollil20 3r Тор нмпуJII:coI> Ооратнои cli>!311; 12 — г lioратор тактовых импульсов; И вЂ” рсвсрспьшш счсl чпк) 11 — д<1 ???????? iicxo+iioi o coct??>1111151;

10 — дозатор положительного паправлспп»;

16 — дозатор отрпцательногo направлепп>1;

25 17 — золоъч1иковый рслсйный блок положительного направления; 10 — зос1опшковы11 рслсйный блок 0TpiiuaTOJII iioI направле>ш>1;

19 — золотш>к блока управлс>шя перскл>очсш>ем: а1, 61, а, б>, а,, о,; а,, б 2 — выходные

ЗО каналы блоков преобразования ЗЛ-1, З,Ч- >, 3

3 М-4; ЗМ-1, ЗМ-2, ЗМ-8 ; ЗМ-4 — электромагниты, управляющие золотниками; ЗМ

ЗМ вЂ электромагни золотника блока управления переключением; Pp — даилспис питания; А — частота синхронизации импульсов, идущих от блока программы; А? — истоiы синхронизации импульсов, идущих îr cucrerrai обратной связи.

На фиг. 2 изображена структурная схема реверсивного счетчика и блока прсобразования сигналы рассогласования, где Qp, op, аь а2, б,, б2 — выходные каналы блоков преобрызовыния> Вт, Й вЂ” вентили; <Р1 ь 1?! 2> 4? l з, ФТ,. — ферротрапзисторные модули; 18 — реиерсивный счетчик; 8 — блок цифрового преобразования положи гсльпого пыправле и»;

20 — логический элемент «ИЛИ»; па фиг. 3 дана циклограмма работы ферротранзисгороь блока цифрового преобразования поло?кительного (отрицательного) направления и картина дви?кения объемного дозатора системы; на фиг. 4 — схема блока управления (например, 6) включением электромагнитов электрогидравлического релейного блока.

В режиме слежения система работает следующим образом.

Импульсы программы от блока программы

1 после синхронизации частотой А> в синхронизаторе 2 управляющих импульсов, поступающих от генератора 12, попадают на один из входов реверсивного счетчика 18 в зависимости от заданного направления, Кроме того, на вход реверсивного счетчика 18 поступают импульсы от системы 10 после синхронизации частотой А в синхронизаторе импульсов обратной связи.

Число импульсов, содержащееся в счетчике, представляет собой ошибку системы в импульсной форме. Если ошибка превышает границу положительной нечувствительности, необходимой следящей системе по условиям устойчивости, в работу включается блок преобразования сигнала рассогласования положительного HBHPBBJlcl- на выходе которого последовательно появляются импульсы в каналах а и б2, а2 и б,, а и б,, а и б и т. д. до тех пор, пока ошибка не уменьшится до уровня, обусловленного зоной нечувствительности. Если ошибка в реверсивном счетчике

18 превышает границу отрицательной нечувствительности, то аналогичным образом к работе подключается блок преобразования сигнала рассогласования отрицательного направления (о.н.).

Кроме того, при работе блока преобразования сигнала рассогласования (п.н.) непрерывно поступают импульсы в канал ао, а при работе блока преобразования сигнала рассогласования о.н. непрерывно поступают импульсы в канал бо.

Выходные каналы блоков 8 и 4 преобразования сигналов рассогласования п.н. и о.н. подключены к соответствующим блокам 6 и 7 управления сигнала рассогласования п.н. и о,н, 5

Назначение блоков 6 и 7 — осуществчение форсированного (быстрее 0,001 сек) включспия электромагнитов при подаче управляющих импульсов ?12 тот или инои вход каналов и и пы тот или иной вход кыпалов б. Кроме того, блоки 6 и 7 осуществляют поддержку включения электромагнитов в промежутке между управляющими импульсами в каналах а и управляющими импульсами в каналах о.

Тык, например, импульс в канале а приводит к форсированному включению электром агни? а ЗМ-1 и последующей поддержке включения вплоть до появления импульсы и капало 0 . Импульс в канале б приводит к форсированному включению ЗМ-2 и последу ощей поддержке включения вплоть до появлспи» импульса и канале а, и т. д.

Аналогично работают и другие блоки управления.

С помощью тиристорного блока 5 выполняется реверсировапие гидравлического двигателя. l àê, если ошибка системы положительна, то импульсы от генератора 12 через блок 8 попадают в канал ао блока 5, срабатывает (с форсировкой) электромагнит ЗМ+ релейного золотника направления, давление питания подводится к правой полости гидроцилиндра исполнительного органа 9, а релейиоимпульсное регулирование скорости осуществляется (при условии перехода ошибки через границу положительной нечувствительности) левым электрогидравлическим релейным блоком и объемным дозатором 15 на сливе из левой полости. Если ошибка системы отрицательна, импульсы попадают на вход бо блока 5, срабатывает (с форсировкой) электромагнит

ЗМ релейного золотника направления, давление питания подводится к левой полосги гидроцилиндра, а релейно-импульсное регулирование скорости осуществляется (при условии перехода ошибки через границу отрицательной нечувствительности) правым электрогидравлическим релейным блоком и обьемным дозатором 16 на сливе из правой полости гидроцилиндра.

Рассмотрим устройство электрогидравлического релейного блока 17 с дозатором 15.

Блок 17 составляют два двухпозиционных двух кромочных золотника, переключаемых электромагнитами толкающего действия

ЗЫ-1, ЗМ-2, ЗМ-8, ЗМ-4 из одного крайнего положения в другое. Нормальное положение обоих золотников — верхнее, при котором включены электромагниты ЗМ-2 и ЗМ-4.

В нормальном положении рабочие щели золотников перекрыты, а полости объемного дозатора 15 заперты. Общий ход ка?кдого золотника велик, например 1 л,я, причем при каждом перебросе золотника состояние щелей изменяется на IIt?oTHBOIIQJIQ?KHQP. Половина общего хода золотника приходится на открытие рабочих щелей, половина — на перекрытие. Предполо?ким, что включен электромагнит ЗМ+ релейного золотника выбора направления, и насосная магистраль подключе292Т40 пя к правой полости гидроцилиндра исполнительного органа. Если золотники обоих пелейных блоков находятся в нопмяльном поao>I;еции (BepvHe»), то левая полость гидроцилиндрл заперта, п его движенгге невозможно. Допустим теперь, что ошибка системьг превысиля грашспгу подо>кительной нечувствительности п в определенный момент включился электромягггит ЗМ-8 (и выключился ЗМ-4). и связанный с иим релейный золотиггк мгновенно перебросился вниз. Левая полость гилроцилиндрл окязллясь подключенной к верхней полости обьc»fforn дозятопя 15, я нижняя rn-:locTh дозаторя соедипилясь со сливной магистралью. В результате поршень гидроцплиндрл ггереместился иа велич11пу, соответствующую объему дозы дозатора 15, л плуижер дозяторя злиял I!Ifжцее положс иие. гго11устим далее, !To B следующий момент времени (через один период тактовой частоты) вклю шлись электромягпггтьг ЗМ-1 и ЗМ-4 (и выключились ЗМ-2 и ЗМ-8). Левая полость гидроцплиндря оказалась подключенной к цижнеи полости объемного дозяторя 15, я верхняя полость дозаторя соединилась со сливной магистрялг.го. В результате поршень гггдроцгглиндря получил возможность сделать следующий шяг, величина которого соответствует объему дозьг дозатора 15, а плун>кер дозаторл зяггял верхнее положение. Если и далее с каждым новым импульсом тактовой частоты золотинки релейного блока будут занимать новые положения, то дозиповяние будет практически непрерывным, я постоянная скорость гидроцилиндра при выходе ошибки системы из пределов зоны нечувствительности оппеделится величиной дозы и тактовой частотой. Подчеркнем, что кяк прямой, так и обрятньш ходы плуижера дозяторя являются рябочггмгг.

Если работает релейный блок поло>кительного направления, то золотники релейного блока отрицательного направления находятся в нормальном состоянии (включены электромагниты ЗМ-2 и ЗМ-4 ). Если работает релейный блок отрицательного направления, то в нормальном состоянии находятся золотники релейного блока положительного направления (включены электромагниты ЗМ-2 и ЗМ-4) .

Если ошибка системы находится в пределах зоны нечувствительности, то в нормальном состоянии находятся золотники обоих релейиых блоков, и движение гидроцилиидря иевозмо>кно.

Поршень гидроцилиндря перемещает исполнительный орган станка, который связан с той или иной системой обратной связи. Система обратной связи, система синхронизации импульсов программы и импульсов обратной связи, блок программы представляют хорошо известные устройства, которые в предлагаемой системе использованы без изменений и в дальнейшем подробно не рассматриваются.

Датчик исходного состояния предназначен для установки реверсивного счетчика в нулевое состояние, для сброса ферротранзисто5

l5

65 ров блоков 8 и 4, для переброса с помощью блоков управления всех золотников электрогидпявлических релейных блоков в исходное (нопхгял ное) состояние.

Пепейдем к подробному ряcc!OxpeH!Ifo отдельных блоков системы.

Ня фпг. 2 изображена структупцяя схема двоичного пятиразрядиого счстчикя и блока преобрязовлцпя сигчгялл рлссоглясовлнця п.ц.

Исходном . состояциго счет:шкя соответствует запоминание чггслл 15 (состояние 01111) и числа 16 (состояние 10000) . ири этом пелейно-импульсная следгццяя система няходится внутри зоны неч вствительггости. и упрявлягоших комянл, и исполгштельному гидравлическо;IX двиглтелю це подается. Если обгcм с:стчикл превьипле1 «! 6». подeñòñÿ комлидл пя движение с постогишой и»и»льсцой скорсстью в г!.и,. Если объем счет иггся становится меньи е «15», подастся комлцдл ня дни>кение с ггостояиной ими :л. спой скоростью B о.и.

Подача тех ггли ишгх команд в зявисимости от состояния счетчикя и ос»цгествляется блоксиг пелейно-имп»льсггого ппеоб >язовяния.

При зяпо IHpHHH счетчика шестнядцятью

11>гпульсями от.<п1.1вяется вентиль В+ выходя тактовьгх импульсов от гецепаторя тактовых имп»льсов B кана I и. блока уппявления переклгочеггпем (все вентили c Ye#If открываются

СОСтОяНИЕМ «1» СООтВЕтСтВуГОГГГЕГО ПЛЕЧа тп11Ггепя). чсм подготавливается движение в пль

Ппи зяиолиегши счетчика пятцялцятьк> импульсами открывается вентиль В выходя тяктовьгх ими IbcoB в канал б. блока упряв7eния пепегслючепием, чем подготавливяется движение в о.н. Пусть объем регерсивного счетчика превышлет 16 импульсов. Тогда спяблтывяет логический элемент «ИЛИ» If открывается венти.зь В . после чего работа ферротрянзисторов, связанных с этим венти".eì. начинает подчинятhся циклогряMìå, изобря>«eHHoIf ня фиг. 3. Последовательное появлеННе импУльсов в каналы аь бь а;. 6 созллет четкую определенность в срабятывянци электпомягнитов ЗМ-1 — ЗМ-4 (c помощью блоков управления б и 7), я теоретическая картина движения дозлторл 15 ппиобпетяет вид последнего графикл ня фиг. 3. В действительности, ппгг !IBBBIfëhíoì выборе тактовой частоты дозпровяние практически непрерывно.

Из структуры блока 8 видно. что выход импульсов в каналы а связан с состоянием вентилей В+ и В, т. е. с состоянием реверсивного сч тчикя. В каналы б импульсы поступзгот с запяздыгянием в один такт независимо от состояния реверсивного счетчика. Это сделано для того. чтобы золотники релейных блоков могли вернуться в нормальное состояние при переходе ошибки внутрь зоны нечувствительности в промежутках между тактами.

Перейдем к описанию схемы блока управления включением электромагнитов. Схема блоков управления (нлпример, 6) представлена ня фиг. 4. Схемы остальных блоков упргвления совершенно аналогичны.

292140

Входным элементом блока является тршгер Трпа-1 с двумя входами а и б. Предполож!!м. на вход а пришел очередной импульс.

Тогда транзистор Тр-1 закроется, и с нагрузки транзистора Тр-2 будет сниматься Il;Inp»жение источника питания, которое прило кится к базе транзистора поддержки Тр-3. Транзистор Тр-3 опирается, Одновременно давая сигнал иа открытие транзистора Тр-4 запуска тиристора Тир-1. Г!ри открытии Тр-3 через катушку электромагнита ЗМ-1 начинает протекать ток поддержки по испи: 0 — -30 в. Открыьшпйся тирнстор Тир-1 образует цеш, заряда конденсатора С-1: +300 в — 300 в, reit самым созла13ая форсировочное ускорение элскгромагIIIIT) ЗМ-1. По окончании заряда

С-i тиристор Тир-1 загшрается. Поддерживаемый триггером в открытом состоянии, транзистор поддержки Тр-3 обеспечивает прохождсиие тока поддержки Ilo катушке магшпа

ЗМ-1 до прихода импульса на вход б.

Одновременно с открытием тиристора Тир-1 с обмотки I импульсного трансформатора

ИТ-1 подается сигнал управления на вспомогательный триггер Триг-П, который запирает транзистор поддержки Тр-7 электромапшта

ЗМ-2 на все время включения поддерж1<и

ЗМ-1.

При подаче импульса на вход б открывается Тр-2, Тр-б, Тр-8, Тр-7 и Тир-11. Остальные элементы схемы заперты. Через катушку электромагнита ЗМ-2 проходит мощный форсирующий импульс тока, и включается ток поддержки. Форсирующий импульс создается при разряде С-1, что необходимо и для подготовки емкости для нового заряда нри поступлеш1и последующего импульса на вход c

Предмет изобретения

1. Электрогидравлическая релейно-импульсная следящая система, содержаи!ая блок программы. синхронизатор управляющих импульсОВ, генератор тактовых импульсов, тиристорный блок управления переключением. реверсив ый двоичный счетчик, каналы положительного и отрицате.!ы1ого сигналов рассогласования, кагкдый из которых выполнен 13 ьч1де блока преобразования си! 11ал а р ассог l acot3aиця, соединенного с золотниковым релейным блоком электромагнитного управления, испо:Iните,пьный орган, ьыполненный 13 виде силового цилиндра, систему Обратной связи, синхрони",àòoð импу.пьсов Обратной связи. датчик исходHoro состояи!!я, Отли (а!01цаяа!! Тем, 1то, с це.п1по повышения бь3стродействия, точности и !1омсхОъ стОЙчивосГи, в каждом из к

2. Система по и. 1, отличи!Ои1аяся тем, что в блоке преобразования сигнала рассогласования выходы триггеров реверсивного двоичного счетчика подключены ко входу логического элемента «ИЛИ», выход которого соединен с вентилем открытия одного из входов ферротранзисторных модулей, выходы которых соединены с соответствующими входами блоков управления.

М2

Тир-1

М1

Составитель Лиманова

Редактор В. С. Левитов Текред А. А. Камышникова Корректор О. Б. Тюрина

Изд. № 176 Заказ 291, 2 Тирани 473 Подписное

ЦНИИГ1И Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская паб., д. 4!5

Типография, пр Сапунова, 2