СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВУХКООРДИНАТНОГО ОБЪЕКТА
CONTROL SYSTEM FOR TWO-DIMENSIONAL OBJECT

Изобретение относится к устройствам программного управления двухкоординатных объектов, например, фрезерных станков.
Известны системы с эталонными моделями [Борцов Ю.А. и др. Электромеханические системы с адаптивным и модальным управлением. - Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1984], в которых обеспечивается приближение характеристик системы управления к характеристикам эталонной модели за счет сравнения их выходных координат и воздействием полученной разностью через корректирующее устройство на систему.
Известны системы программного управления [Беляев А.Н. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук «Замкнутые системы числового программного управления контурным режимом металлорежущих станков». Ленинградский политехнический институт, 1988], работающие по разомкнутому и замкнутому циклу, в результате анализа которых утверждается преимущество в точности систем, замкнутых по контурной ошибке. Недостатками этих систем является наличие существенных ошибок, порожденных неидентичностью характеристик приводов координат и невозможность их сохранения при сколь угодно точной начальной настройке из-за их изменения в процессе работы. В разомкнутых системах ошибки порождаются также отличием от единицы коэффициентов передач приводов при обработке произвольных траекторий движения объекта.
Решаемая задача - уменьшение контурной ошибки при отработке произвольных траекторий.
Технический результат - повышение точности и увеличение производительности станков.
Этот технический результат достигается тем, что в системе управления двухкоординатного объекта, содержащем программатор, первый выход которого связан с первым входом первого устройства сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого привода, второй выход программатора соединен с первым входом третьего устройства сравнения, второй вход которого связан с выходом второго привода объекта. Система отличается тем, что первый выход программатора связан с входом первой эталонной модели, выход которой соединен с первым входом второго устройства сравнения, второй вход которого связан с выходом первого привода, а выход через первое корректирующее устройство соединен с первым входом первого суммирующего устройства, второй вход которого соединен с выходом первого устройства сравнения, а выход первого суммирующего устройства соединен с входом первого привода, второй выход программатора соединен с входом второй эталонной модели, выход которой связан с первым входом четвертого устройства сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго привода, а выход через второе корректирующее устройство соединен с первым входом второго суммирующего устройства, второй вход которого соединен с выходом третьего устройства сравнения, а выход второго суммирующего устройства связан с входом второго привода.
На фиг. 1 приведена схема системы управления двухкоординатного объекта.
Система содержит программатор (1), первый выход которого соединен с первым входом первого устройства сравнения (2), второй вход которого соединен с выходом первого привода (3) объекта. Первый выход программатора (1) соединен также с входом первой эталонной модели (4), выход которой соединен с первым входом второго устройства сравнения (5), второй вход которого соединен с выходом привода (3). Выход устройства (5) через первое корректирующее устройство (6) соединен с первым входом первого суммирующего устройства (7), второй вход которого соединен с выходом первого устройства сравнения (2). Выход устройства (7) соединен с входом первого привода (3).
Второй выход программатора (1) соединен с первым входом третьего устройства сравнения (8), второй вход которого связан с выходом второго привода (9) объекта. Второй выход программатора соединен также с входом второй эталонной модели (10), выход которой соединен с первым входом четвертого устройства сравнения (11), второй вход которого связан с выходом второго привода (9). Выход устройства (11) через второе корректирующее устройство (12) соединен с первым входом второго суммирующего устройства (13), второй вход которого соединен с выходом третьего устройства сравнения (8), а выход соединен с входом второго привода (9).
з
и
Система управления двухкоординатного объекта работает следующим образом (фиг. 1). С первого выхода программатора (1) на первый вход первого устройства сравнения (2) поступает сигнал, пропорциональный заданному х перемещению объекта по координате x. На второй вход устройства сравнения (2) поступает сигнал х, пропорциональный истинному перемещению объекта по координате x с выхода первого привода (3).
з
и
Одновременно с первого выхода программатора (1) сигнал х поступает на вход первой эталонной модели (4), с выхода которой сигнал поступает на первый вход второго устройства сравнения (5), на второй вход которого поступает сигнал х с выхода привода (3). С выхода устройства (5) через первое корректирующее устройство (6) сигнал поступает на первый вход первого суммирующего устройства (7), на второй вход которого поступает сигнал с выхода первого устройства сравнения (2). С выхода устройства (7) сигнал поступает на вход первого привода (3).
В итоге на выходе привода (3) координаты х формируется сигнал
x
где W - передаточная функция привода (3),
мх
W - передаточная функция эталонной модели (4),
мох
W - передаточная функция корректирующего устройства (6),
- передаточная функция замкнутого привода (3).
мох
и
з
мх
мх
и
з
При W>>1 будет x≅x·W. При выборе W≅1 будет x≅x.
з
и
Одновременно с второго выхода программатора на первый вход третьего устройства сравнения (8) поступает сигнал, пропорциональный заданному y перемещению объекта по координате y. На второй вход третьего устройства сравнения (8) поступает сигнал y, пропорциональный истинному перемещению объекта по координате y с выхода второго привода (9).
з
и
Одновременно со второго выхода программатора (1) сигнал y поступает на вход второй эталонной модели (10), с выхода которой сигнал поступает на первый вход четвертого устройства сравнения (11), на второй вход которого поступает сигнал y с выхода привода (9). С выхода устройства (11) через второе корректирующее устройство (12) сигнал поступает на первый вход второго суммирующего устройства (13), на второй вход которого поступает сигнал с выхода третьего устройства сравнения (8). С выхода устройства (13) сигнал поступает на вход второго привода (9).
В итоге на выходе привода (9) координаты у формируется сигнал
,
у
где W - передаточная функция привода (9),
му
W - передаточная функция эталонной модели (10),
моу
W - передаточная функция корректирующего устройства (12),
- передаточная функция замкнутого привода (9).
моу
и
з
му
му
и
з
При выборе W>>1 будет y≅y·W. При W≅1 будет y≅y.
мх
му
м
з
з
При W=W=W и равном единице в области рабочих частот коэффициенте передачи эталонной модели получаем идентичные передаточные функции приводов координат и максимально точное воспроизводство заданных значений x и y, то есть минимальную контурную ошибку системы без ее замыкания по контурной ошибке при любом способе интерполяции и воспроизводстве любой траектории перемещения объекта.
Таким образом, в разомкнутой системе достигается идентичность приводов, приближение их характеристик к единице в области рабочих частот, повышение точности и увеличение производительности станков.