Устройство позиционирования

Устройство позиционирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

а МЭЬ1анал

), т "

onifCA,íèê, «»798722

Союз Советских

Социалистических

Респубпих

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ает, сеид-ву (22) Заявлено 120279 (2t) 2726567/18-24 (51)М. КЛ. с присоединением заявки NP (23) Приоритет

G 05 В 19/29

Государственный комнтет

С С С P

Ilo делам нзобретеннй н открытнй

Опубл; ковано 230181. Бюллетень @ 3

Дата опубликования описания 2301.81 (53) УДК 621. 503. 55 (088.8) (72) Авторы изобретения

Я.И.Онацкий и А.П.Пашкевич (71) Заявитель

Минский радиотехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

Изобретение относится к антоматике и может быть использовано в по зиционных системах упранления различными промышленными объектами. Известно устройство для автоматического позиционирования, содержащее последовательно соединенные блок управления, реле, схему управления сервомотором, путевой датчик, червячный механизм, нагрузку, преобразователь аналог-код, вычитающий счетчик и дискриминатор, выход которого подключен ко второму входу реле, задатчик положения, выходы которого подключены ко вторым входам вычитающего счетчика и дискриминатора, дисплей, связанный с вычитающим счетчиком, причем второй выход реле подключен ко второму входу схемы управления сервомотором (1).

Недостатком известного устройства является низкая точность,обусловненная тем, что информация о положении нагрузки поступает только s число-импульсном коде.

Наиболее близким по технической сущности является позиционная сервосистема, имеющая три фазы скорости и цифровое управление (2), содертащая последовательно соединенные блок задания, блок вычитания, преобразонатель код-аналог, усилитель, сервопринод, нагрузку и путевой датчик, первый выход которого соединен со вторым входом блока вычитания, последовательно соединенные вентиль, иннертор, счетчик, счетный вход которого присоединен к ныходу схемы

ИЛИ, а выход соединен со вторым входом сервопринода, перную схему

И, входы которой соединены со вторым выходом путевого датчика и вторым выходом сервопривода, а выход через усилитель импульсов присоединен ко

15 входу схемы ИЛИ, вторую схему И, входы которой снязаны со нторым выходом путевого датчика и третьим выходом сервопривода, а выход — с другим входом схемы ИЛИ, при этом

20 входы вентиля соединены со вторым выходом блока задания и выходом блока вычитания.

Известное устройство перемещает нагрузку в заданное положение н три

25 этапа: разгон, движение с постоянной скоростью и торможение. При этом предйолагается, что путь разгона равен пути торможения (2).

Однако влияние сухого трения и

30 постоянных возмущений, которые имеют

798722 место, например, в шахтных подъемных машинах, лифтах, промышленных роботах — манипулятора и др., изменяет пути разгона и торможения в широких пределах, причем увеличение пути разгона сопровождается уменьшением ,пути торможения и наоборот. Поэтому известное устройство обладает низкой точностью и ограниченной областью применения.

Цель изобретения — повышение точности и расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство позиционирования, содержащее последовательно соединенные задаьчик кода, блок вычитания, преобразователь код-аналог, усилитель сервопринод, нагрузку и путевой датчик, первый выход которого подключен ко второму входу блока вычитания, и последовательно соединенные вентиль, иннертор и первый счетчик, ныход которого годключен ко второму входу сернопривода, счетный вход к выходу элемента ИЛИ, а также элемента И, входами соединенный со вторыми выходами сервопривода и путевого датчика, выходом — co входом удноителя импульсов, первый вход вентиля соединен со вторым выходом задатчика кода, а второй его вход — с выходом блока вычитания, введен второй счетчик и последовательно соединенные умножитель импульсов, реверсинный счетчик, элемент И, генератор импульсов, элемент запрета и делитель частоты, выходом подключенный к первому входу элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика, счетным входом подключенного к выходу удвоителя импульсов, а установочным — ко второму выходу задатчика кода, второй выход путевого датчика подключен ко второму входу элемента ИЛИ и второму входу элемента запрета, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, второй вход генератора импульсов подключен к третьему ныходу сервопринода, а установочный вход реверсивного счетчика введен со вторым ныходом эадатчика кода выходом блока задания, второй выход путевого датчика подключен ко второму входу схемы ИЛИ и второму входу схемы запрета, выход которой соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, второй вход генератора импульсов подключен к третьему выходу сервопривода, а установочный вход реверсивного счетчика связан со вторым выходом блока задания.

Иа чертеже представлена блоксхема предлагаемого усIpoAGTBa.

Она содержит задатчик 1 кода, блок 2 вычитания, преобразователь 3 код-аналог, усилите ь 4, сервопривод 5, нагрузку 6, путевой датчик 7, вентиль 8, инвертор 9, первый счетчик 10, схему ИЛИ 11, удвоитель импульсов 12, элемент И 13, второй счетчик 14, умножитель 15 импульсов, реверсивный счетчик 16, элемент И 17, генератор 18 импульсов, элемент 19 запрета и делитель 20 частоты.

Задатчик 1 кода выдает цифровой код перемещения, которое необходимо отработать, устананливает в исходное состояние второй счетчик 14, обнуляет реверсивный счетчик 16 и управляет работой вентиля 8. Блок 2 вычитания определяет разность между заданным положением нагрузки 6, поступающим с задатчнка 1, и ее действительным положением, поступающим с первого выхода путевого датчика 7.

Преобразователь 3 код-аналог преобразует код этой разности в аналого20 вый сигнал, который усиливается усйлителем 4. Сервопринод 5 обеспечивает один из трех возможных режимов работы устройства: разгон, движение с постоянной скоростью и торможение.

25 При этом н режимах разгон и торможе-. ние на нагрузку 6 действуют Равные по модулю и противоположные по знаку силы или моменты сил. Перевод сернопривода 5 с режима разгона в режим движения с постоянной скоростью осущестнляется автоматически.

Причем разгону соответстнует логическая единица на втором выходе сервопривода 5, а движению с постоянной скоростью — логическая единица

35 на его третьем выходе. Перевод сернопринода 5 в режим торможения происходит по сигналу, поступающему на его второй вход. Отработка малых начальных рассогласований, не превышающих некоторой заранее известной величины, осуществляется путем пропорционального регулирования.

Путевой датчик 7 определяет действительное положение нагрузки 6 и выдает его в параллельном и числоимпульсном коде. Вентиль 8 управляет занесением кода начальной ошибки в первый счетчик 10. Иинертор 9 обеспечивает отрицательный знак кода этой ошибки. Элемент ИЛИ 11 позволяет и .зменять содержимое первое счетчика 10 как по сигналам от делителя, частоты 20, так и по сигналам, поступающим со второго выхода путевого датчика 7. Схема И 13 и удвоитель 12 импульсон позволяет изменять содержимое второго счетчика 14 на величину, равную удвоенному числу элементарных шагов пути разгона.

В реверсивном счетчике 16 запоминается величи на, пропорциональная числу элементарных шагов пути разгона, поступающая с выхода умножителя

15 импульсов. Элемент И 17, генератор 18 импульсов и элемент 19 запрета обеспечивают выдачу число-импульс798722 ного кода содержимого реверсивного счетчика 16 в режиме движения с постоянной скоростью в паузах между сигналами на втором выходе путевого датчика 7. При этом первый и второй входы генератора 18 импульсов служат соответственно для его включения и выключения. Делитель частоты 20 обеспечивает деление числа входных импульсов на величину, равную содержимому второго счетчика 14.

Система работает следующим образом.

В начальный момент, по сигналу со второго выхода блока 1 задания, реверсивный счетчик 16 устанавливается в "0", во второй счетчик 14 заносится заранее известная о=рицатель- 1з ная величина 5, а в первый счетчик

10 через вентиль 8 и инвертор 9 отрицательное значение начальной ошибки, поступающее с выхода блока 2 вычитания. На первом входе сервопри- Щ вода 5 появляется сигнал ошибки, поступающий от блока 2 вычитания, через преобразователь 3 код-аналог и усилитель 4. Сервопривод 5 начинает работать в режиме разгона. При этом на его втором выходе появляется логическая единица, а на третьем — логический нуль. Направление движения определяется знаком сигнала ошибки. Сигнал о деиствительном положении нагрузки 6 поступает с первого выхода путевого датчика 7 на второй вход блока 2 вычитания, где определяется значение ошибки по положению. Кроме того, на втором выходе путевого датчика 7 периодически появляется импульсный сигнал, свидетельствующий об изменении положения нагрузки на элементарный шаг, соответствующий единице младшего разряда. Импульсы со второго выхода путе- 4О вого датчика 7 поступают через схему ИЛИ 11 на счетный вход первого счетчика 10, через элемент И 13 и удвоитель 12 импульсов на счетный вход второго счетчика 14 и через элемент И 13 и умножитель 15 импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 16.

При достижении сорвоприводом 5 заданной скорости, ой автоматически $0 переключается в режим движения с постоянной скоростью. Этому соответствует появление логического нуля на втором выходе сервопривода 5 и появление логической единицы на его третьем выходе. Логический нуль на втором выходе сервопривода 5 закрывает элемент И 13 и запрещает дальнейшее поступление импульсов со второго выхода путевого датчика 7 на суммирующий вход реверсивного счет- 46 чика 16 и счетный вход второго счетчика 14. К этому моменту содержимое второго счетчика 14 равное 25 -Sс, а содержимое реверсивного счетчика

16 равняется SoS, где 5„ - числа 65 элементарных шагов пути разгона; известная заранее целая постоянная величина, определяющая начальное состояние второго счетчика

14 и коэффициент умножения умножителя 15 импульсов. Появление логической единицы на третьем выходе серво-! привода 5 приводит к включению генератора 18, импульсы от которого по- ступают на вычитающи вход реверсивного счетчика 16 и на первыи вход делителя 20 частоты. Делитель 20 час- тоты делит число импульсов, поступающих на его первый вход на число, равное содержимому второго счетчика

14, т.е. íà 2S -S . Импульсы с выхода делителя 20 частоты через элемент

ИЛИ 11 поступают на счетный вход первого счетчика 10. Введение в устройство элемента 19 запрета позволяет исключить одновременное поступление импульсов на входы элемент

ИЛИ 11. В результате импульсы от генератора 18 поступают на счетный вход первого счетчика 10 в паузах между импульсами со стороны выхода путевого датчика 7..Выключение генератора 18 происходит по сигналу от элемента И 17, который появляется в момент, когда содержимое реверсивного счетчика 16 станет равным нулю.

Поэтому на первый вход делителя частоты поступит So S< импульсов, а с его выхода через элемент ИЛИ 11 на счетный вход первого счетчика

10 — So S

+ 11S2 = 21So* (4) где 50 — постоянная величина, зависящая от параметров сервопривода 5.

Таким образом, в начале режима движения с постоянной скоростью к первоначальному содержимому первого счетчика 10, равному значению начальной ошибки с отрицательным знаком, прибавляют величину, равную сумме элементарных шагов путей разгона и торможения. При этом число шагов пути торможения равно числу импульсов, поступивших на первый вход элемент ИЛИ 11 от делителя 20 частоты, а число шагов пути разгона — числу импульсов, поступивших на .-.Второй вход элемент ИЛИ 11 непосредственно со второго выхода. путевого датчика 7. В процессе движения с постоянной скоростью первый счетчик 10 продолжает подсчет импульсов, поступающих на второй вход элемент

ИЛИ 11 со второго выхода путевого датчика 7. Поэтому к моменту начала торможения содержимое первого счетчика 10 станет равным нулю и на второй вход сервопривода 5 поступит сигнал, переключающий сервопривод в

798722 режим торможения. Этот режим длится до тех пор, пока скорость перемещения нагрузки не станет равной нулю.

В предложенном устройстве определение момента начала торможения осуществляется в соответствии с соотно шением (1), в которое входит величина Sg, зависящая от конкретного значения возмущения, действующего на нагрузку. Это позволяет повысить точность устройства при наличии сухо- о го трения в механических передачах и применить его в тех случаях, когда постоянные возмущения оказывают существенное влияние и значительно меняются,рт цикла к циклу. 15

Таким образом, применение в устройстве новых элементов второго счетчика, умножителя импульсов, реверсивного счетчика, элементе И, генератора импульсов, элементе запрета и 20 делителя частоты позволило повысить ее точность и расширить область применения. Наиболее целесообразно его использование для управления движением промышленных роботов-манипуляторов, в лифтах и шахтах подъемных машинах.

Формула изобретения

Устройство позиционирования, содержащее последовательно соединенные задатчик кода, блок вычитания, преобразователь код-аналог, усилитель, сервопривод, нагрузку и путевой дат- 35 чик, первый выход которого подключен ко второму входу блока вычитания, и последовательно соединенные вентиль, ВНИИПИ Заказ 10045/61

Тираж 951 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Прое"тная, 4 инвертор и первый счетчик, выход которого подключен ко второму входу сервопривода, счетный вход к выходу элемента ИЛИ, а также элемент И, входами соединенный со вторыми выходами сервопривода и путевого датчика, выходом — со входом удвоителя импульооь, первый вход вентиля соединен со вторым выходом задатчика кода, а второй вход — с выходом блока вычитания, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения устройства, в него введены второй счетчик и последовательно соединенные умножитель импульсов, реверсивный счетчик, элемент И, генератор импульсов, элемент запрета и делитель частоты, выходом подключенный

Р первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика, счетным входом подключенного к выходу удвоителя импульсов, а установочным — ко второму выходу задатчика кода, второй выход путевого датчика подключен ко второму входу элемента ИГИ и второму вход элемента запрета, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, второй вход генератора импульсов подключен к третьему выходу сервопривода, а установочный вход реверсивного счетчика соединен со вторым выходом задатчика кода.

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CU1A Р 4081732, кл. G 05 В 19/28, опублик. 1970.

2. Патент СИЛ 9 3906324, кл. С, 05 В 13/00, (прототип).