Система программного управления

Система программного управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

п1 5lbol9

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К ЛВтОРСКОММ СВИДЕТЕЛЬСть (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22,04.74 (21) 2023781/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.76. Бюллетень _#_o 20

Дата опубликования описания 30.07.76 (51) М. Ел.- зG 05В 19 04

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДЕ, 621-503.55 (088.8) (72) Авторы изобретения

Я. А. Райхман, А. П. Свидельский и В. И. Чухлиб (71) Заявитель (54) СИСТЕМА ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и, в частности, к системам программного управления положением прецизионных координатных столов оптико-механического оборудования, используемого в производстве интегральных схем.

Известны системы программного управления, содержащие реверсивный счетчик, блок ввода программы, подключенный к блоку управления, и последовательно соединенные усилитель мощности, исполнительный двигатель, объект управления, датчик перемещения, преобразователь вал — напряжение и фазовый детектор.

Из-за отсутствия информации о скорости передвижения объекта управления известные системы программного управления не могут обеспечить требуемой точности и надежности.

Цель изобретения — повышение точности и надежности работы системы.

Это достигается тем, что в предлагаемую систему программного управления введены частотный дискриминатор и последовательно соединенные ключ, блок памяти, блок суммирования, генератор несущей частоты и фазовращатель, причем генератор несущей частоты через последовательно соединенные фазовый детектор, блок управления и ключ, вход которого связан с выходом фазового детектора, подключен к блоку суммирования, один из входов которого подсоединен к выходу блока управления, связанного через последовательно соединенные реверсивный счетчик, фазовращатель, преобразователь вал — напряжение и астотный дискрпмпнато;.. с усилителем мощности.

На чертеже представлена блок-схема системы программного управления, которая содержит датчик перемещения 1, объект управле10 ния 2, исполнительный двигатель 3, усилитель мощности 4, частотный дискриминатор 5, преобразователь 6 вал — напряжение, фазовращатель 7, реверсивный счетчик 8, генератор 9 несущей частоты, блок суммирования 10, блок

15 памяти 11, ключ 12, фазовый детектор 13, блок управления 14, блок ввода программы 15.

Работа системы программного управления происходит следующим образом.

Информация о величине и направлении пе20 ремещения объекта управления 2 из блока ввода программы 15 вводится в блок управления 14, который преобразует входную информацию в управляющее напряжение, которое через блок суммирования 10 поступает на

25 вход генератора 9 несущей частоты и изменяет частоту выходного сигнала генератора на величину Лоз, что в свою очередь влечет за собой соответствующее изменение частоты выходного сигнала преобразователя 6 вал — на30 пряжение. Изменение частоты выходного сиг516019

O= :о>о + — 2-,. г х< ) нала преооразователя 6 вызывает появление напряжения соответствующей полярности на выходе частотного дискриминатора 5, настроенного на среднее значение частоты сигнала генератора 9, т. е. на то значение частоты сигнала, которое генерируется генератором 9 при отсутствии управляющего напряжения на его входе. Выходное напряжение частотного дискриминатора 5 через усилитель мощности

4 поступает на исполнительный двигатель 3, который начинает перемещать объект управления 2 в заданном направлении.

Выходной сигнал преобразователя б принимает вид е = Esin (ю, + Ла) /+ 2-. — 2-. х, х >

E где 1 — время; сто — среднее значение несущей частоты (частота настройки дискриминатора 5);

Хр — координата положения объекта управления 2 в момент начала движения; в — период меры датчика перемещения 1;

X(t) — текущее значение координаты объекта управления 2.

Таким образом, при движении объекта управления 2 частота выходного сигнала преобразователя вал — напряжение уменьшается на величину

Q —. 2- = 2где v — мгновенная скорость объекта управления 2.

Так как датчик перемещения 1, преобразователь вал — напряжение, частотный дискриминатор 5, усилитель мощности 4, исполнительный двигатель 3 и объект управления 2 образуют замкнутый контур статического регулирования, установившаяся скорость перемещения объекта управления 2 поддерживается неизменной, при этом величина ее определяется величиной расстройки Ло несущей частоты сигнала генератора 9.

Одновременно фазовый детектор 13 вырабатывает информацию о перемещении объекта управления 2 в виде счетных импульсов, которые поступают в блок управления 14. Величина отработанного перемещения непрерывно сравнивается в блоке управления с заданным перемещением, и при подходе объекта управления к заданной координате величина управляющего напряжения, поступающего из блока управления через блок суммирования

10 на вход генератора 9, плавно или ступенчато уменьшается, что вызывает соответствующее уменьшение расстройки Ла несущей частоты и, следовательно, уменьшение скорости перемещения объекта управления.

По окончании отработки перемещения управляющее напряжение на выходе блока управления становится равным нулю, и система

65 программного управления переходит в режим сложения за положением объекта управления, для чего из блока управления поступает командный сигнал, открывающий ключ 12 и замыкающий контур управления по позиции: фазовый детектор 13, ключ 12, блок суммирования 10, генератор 9 несущей частоты, фазовращатель 7, преобразователь 6 вал — напряжение. При этом на выходе фазового детектора 13, включенном в упомянутый контур, вырабатывается аналоговый сигнал, пропорциональный позиционной ошибке объекта управления. Этот сигнал, поступая через ключ 12 и блок суммирования 10 на вход генератора 9, вызывает изменение несущей частоты, что приводит к появлению напряжения на выходе частотного дискриминатора 5, которое через усилитель мощности 4 управляет исполнительным двигателем 3 так, что объект управления начинает перемещаться в направлении уменьшения позиционной ошибки.

Важным достоинством системы программного управления является то, что в режиме сложения, кроме позиционной ошибки, вырабатывается еще и сигнал первой производной позиционной ошибки объскта управления, что существенно повышает качество позиционирования последнего. Формирование сигнала первой производной пози ционной ошибки осуществляется частотным дискриминатором 5 из сигнала преобразователя вал †напряжен.

Если вследствие каких-либо внешних механических возмущений подвижный элемент объекта управления начинает перемещаться, частота выходного сигнала преобразователя 6 изменяется и оказывается равной что вызывает появление напряжения на выходе частотнorо дискриминатора 5. Это напряжение приводит в движение исполнительный двигатель 3 так, чтобы погасить скорость объекта управления.

Таким образом, в режиме слежения за положением объекта управления в системе программного управления действуют два контура управления: контур управления по позиционной ошибке — фазовый детектор 13, ключ 12, блок суммирования 10, генератор 9 несущей частоты, фазовращатель 7, преобразователь вал — напряжение, частотный дискриминатор

5, усилитель мощности 4, исполнительный двигатель 3, объект управления и датчик перемещения; и контур управления по первой производной позиционной ошибки — преобразователь вал — напряжение, частотный дискриминатор 5, усилитель мощности 4, исполнительный двигатель 3, объект управления 2 и датчик перемещения 1.

Преимуществом предлагаемой системы программного управления является возможность осуществления перемещения объекта управления 2 на величину, меньшую, чем дискретность отсчета перемещения. Такая необходи516019 мость возникает, например, при коррекции погрешностей датчика перемещения 1. В данной системе управления такое тонкое перемещение объекта управления осуществляется подачей счетных импульсов на вход реверсивного счетчика 8. При этом каждому импульсу, поступившему в счетчик, соответствует сдвиг выходных сигналов фазовращателя 7 на величину 2л/Л, где У вЂ” коэффициент пересчета реверсивного счетчика 8, Изме,.ение фазы выходных сигналов фазовращателя 7 вызывает точно такое же изменение фазы выходного сигнала преобразователя вал — напряжение, вследствие чего фазовый детектор 13 вырабатывает соответствующий этому фазовому сдвигу аналоговый сигнал позиционнои ошибки, перемещающий объект управления на величину в/У, Температурные и временные изменения параметров отдельных узлов (генератора несущей частоты, частотного дискриминатора и др.) могут привести к расстройке системы управления, которая проявляется в виде позиционной ошибки в режиме слежения за положением объекта управления.

Для компенсации этой ошибки в системе управления используется интегрирующий блок памяти 11, подключенный через ключ 12 к выходуу ф азового детектор а 13.

Интегрирующий блок памяти интегрирует сигнал позиционной ошибки, и результат интегрирования в виде напряжения поступает через блок суммирования 10 па вход генератора 9 с таким знаком, чтобы скомпенсировать позиционную ошибку. При переходе системы управления в режим отработки заданного перемещения выходное напряжение блока памяти 11 сохраняется неизменным (запоминается) до следующего режима слежения за положением.

Фор мул а изобретения

Система программного управления, содержащая реверсивный счетчик, блок ввода программы, подключенный к блоку управления, и последовательно соединенные усилитель

15 мощности, исполнительный двигатель, объект управления, датчик перемещения, преобразователь вал — напряжение и фазовый детектор, отличающаяся тем, что с целью повышения точности и надежности работы систе20 мы, в нее введены частотный дискриминатор и последовательно соединенные ключ, блок памяти, блок суммирования, генератор несущей частоты и фазовращатель, причем генератор несущей частоты через последовательно

25 соединенные фазовый детектор, блок управления и ключ, вход которого связан с выходом фазового детектора, подключен к блоку суммирования, один из входов которого подсоединен к выходу блока управления, связан30 ного через последовательно соединенные ревсрсивный счетчик, фазовращатель, преобразователь вал — напряжение и частотный дискриминатор с усилителем мощности.