В данной главе рассмотрим варианты схемных решений уст ройств, реализующих оптимальные алгоритмы подналадки и позво ляющих компенсировать погрешности, вызванные тепловыми и си
ловыми |
деформациями технологического |
оборудования, а также |
при необходимости износ инструмента. |
|
На |
рис. 204 приведена блок-схема устройства для подналадки |
технологического процесса шлифования |
на круглошлифовальном |
станке |
с применением прибора активного |
контроля, управляющего |
циклом обработки станка [61]. Состояние блок-схемы соответству ет моменту начала обработки п-то изделия. Обработанное (п — 1)-ое
изделие |
измеряется датчиком размеров |
изделий, |
вынесенным из |
зоны обработки, и сигнал о |
размере (п—1)-го |
изделия Хп-\ по |
ступает |
на вход блока |
сравнения. В этом блоке |
величина Х п - і |
|
п-ов |
изделие |
|
|
|
|
|
|
|
|
Прибор |
• Un |
Исполни |
|
|
|
|
|
октибно |
тельный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
го |
конт |
|
механизм |
|
|
|
|
|
роля |
|
|
|
|
|
{п-^-ое |
изделие |
|
|
Блок |
|
|
Блок |
|
|
Датчик |
|
Хп-1 |
формирования |
|
|
розмероб |
|
сравне |
|
поОналаВочнш |
|
|
изделий |
|
ния |
|
|
импульса |
Уроіень
сраЪнения
Рис. 204. Блок-схема устройства для подналадки технологического процесса
сравнивается с заданным уровнем, определяемым источником опор ного напряжения. В качестве заданного уровня может быть выбран
|
|
|
|
|
|
требуемый номинал |
изделия, |
например, |
середина поля допуска. |
На выходе блока |
сравнения образуется |
величина хп-и |
пропорцио |
нальная отклонению |
размера |
(п—1)-го |
обработанного изделия от |
заданного уровня. |
|
|
|
|
Величина хп~і |
поступает в блок формирования |
оптимального |
подналадочного импульса «„. Подналадочный импульс в этом бло ке формируется на каждом такте процесса, исходя из условия обес
печения |
минимума |
рассеивания |
размеров изделий |
от |
заданного |
уровня. |
|
|
|
|
|
Если |
случайная |
функциональная составляющая |
возмущения |
{цп} обладает свойствами марковского процесса первого |
порядка, |
то в соответствии с результатами |
§ 18 оптимальный подналадочный |
импульс формируется следующим |
способом: |
|
|
|
|
ип = аип_і |
+ & £ „ _ і . |
|
(534) |
Весовые коэффициенты а и Ъ в этой формуле определяются на основании имеющихся априорных данных о статистических харак теристиках технологического процесса. В зависимости от типа про цесса коэффициенты а и Ь определяются в соответствии с выраже ниями (232) и (233), если стационарный марковский процесс с экспоненциальной корреляционной функцией. Если же {р-п} про цесс с независимыми приращениями, то коэффициенты а и Ь опре деляются в соответствии с выражениями (232) и (233).
С выхода блока формирования подналадочный импульс ип по ступает на исполнительный механизм, осуществляющего подналад ку прибора активного контроля. Выходная величина исполнитель-
Un
—о
1 — Ѵ е Г |
|
|
|
|
|
Рис. 205. Функциональная схема бло |
|
|
|
|
|
ка формирования |
оптимального |
им |
|
|
|
|
|
|
|
пульса |
(случайная |
|
функциональная |
|
|
Un-i |
|
ЯП2 |
|
|
составляющая |
{ Ц п } образует |
марков |
|
|
|
|
|
|
ский |
процесс первого |
порядка) |
ного механизма |
Un |
соответствует уровню |
настройки |
прибора |
ак |
тивного контроля в следующем |
n-ом такте |
технологического |
про |
цесса. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уровень настройки на выходе исполнительного механизма |
будет |
равен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
un = S щ- |
|
|
|
|
|
|
|
|
Частота |
подналадки прибора |
активного |
контроля |
|
зависит |
от |
требований к технологическому процессу по точности. В частности, |
подналадка |
может |
осуществляться |
на каждом |
такте |
технологиче |
ского процесса. |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На рис. 205 представлена структурная схема блока |
формирова |
ния |
подналадочного импульса. |
В состав блока входят две ячейки |
«памяти» Я |
Я |
І |
и ЯП2, ключи Кі и Кг и делители напряжения, |
форми |
рующие весовые коэффициенты а и Ь. |
|
|
|
|
|
|
|
|
На вход первой ячейки ЯПі через делитель b и в ключ К\ посту |
пает величина хп-і- |
Одновременно с этим с выхода ячейки |
# |
Я |
2 через |
делитель а и ключ Кі |
на вход # # і поступает сигнал |
ип -і- При сра |
батывании |
ключа |
Кі |
величины |
хп-і |
и ип-і |
суммируются и запо |
минаются с постоянными весовыми коэффициентами а и Ь, значе |
ния |
которых |
устанавливаются |
в |
соответствующих |
|
делителях |
напряжения в зависимости от статистических |
характеристик под- |
налаживаемого |
процесса. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На выходе # Я 4 при этом образуется подналадочный импульс ип. Как правило, трент является линейной функцией с интенсивностью износа т. В этом случае на вход ЯП^ через ключ Кі с соответствую
|
|
|
|
|
|
щим весовым коэффициентом |
с необходимо |
подать |
опорное |
на |
пряжение, пропорциональное |
интенсивности |
износа |
инструмента. |
На рис. 206 приведен вариант принципиальной |
электрической |
схемы, построенной |
в соответствии с блок-схемой, |
изображенной |
на рис. 205. |
ЯП^ И ЯП2 на рис. 206 выполнены в виде |
|
Ячейки «памяти» |
ана |
логовых запоминающих ячеек |
соответственно |
АЗЯі и АЗЯ2 (на |
ри- |
Г •
Рис. 206. Вариант принципиальной электрической схемы блока формиро вания оптимального подналадочного импульса
|
|
|
|
|
сунке собственно аналоговые запоминающие ячейки |
АЗЯі и |
АЗЯі |
показаны пунктиром). Работа этих ячеек описана в § 50. |
|
На рис. 206 положения |
контактов реле Р\ — РІ |
соответствуют |
режиму хранения. В момент подачи на вход схемы |
величины xn-t |
подается синхроимпульс СИи |
При этом срабатывают |
реле Рі и Р2 |
и происходит |
перебрасывание контактов ІРі и 2Ри |
соответствую |
щих реле Pu |
а также контактов 1Р2 и 2Р2, соответствующих |
реле |
Р2, и АЗЯ\ переводится в режим запоминания входного напряжения. В этом режиме на вход АЗЯі поступают величины, пропорцио нальные хп-і и ы„_і с соответствующими весовыми коэффициента
ми. Реализация весовых коэффициентов а и ft осуществляется |
уста |
новкой |
соответствующих значений |
сопротивлений Ri |
и R2 |
по |
отно |
шению |
к величине сопротивления |
R3 в зависимости |
от |
известных |
статистических характеристик процесса:
На выходе АЗЯІ |
В данный момент времени образуется величина |
оптимального подналадочного импульса ип, |
которая подается на |
вход исполнительного механизма После отработки |
исполнительным |
механизмом |
величины ип в схему |
подается |
синхроимпульс СИ2. |
При этом происходит запоминание величины ип в |
АЗЯг- |
Схема |
готова |
к формированию |
следующего |
подналадочного |
импульса Н |
п + і . |
|
|
|
|
При компенсации трента в схеме весовой коэффициент m опре деляется соотношением сопротивлений Rz и Rw'-
R,
m = —. Rw
Для обеспечения малой погрешности за счет сеточных токов при длительном хранении напряжений в схему периодически подаются тактовые импульсы ТИ от генератора такта. При этом срабатывают реле РІ и Р3 и в схеме происходит компенсация погрешности, вы званной сеточным током. Частота следования тактовых импульсов может быть определена в соответствии с методикой расчета схемы, приведенной в § 50.
Рассмотрим |
теперь случай, когда |
случайная функциональная |
составляющая |
{цп} |
имеет корреляционную функцию |
(т) вида |
|
|
К[Х (4) = о2е-а |
I т 1 |
cos |
<«-. |
|
В соответствии |
с результатами |
§ |
18 |
оптимальный |
подналадоч- |
ный импульс вычисляется в этом случае в соответствии с рекуррент ной формулой (240) :
un = аип-\ |
4- Ьхп_і 4- |
cun_2 4 |
dxn-2. |
(535) |
(я — 1,2, |
') |
|
|
|
На рис. 207 приведена |
структурная |
схема |
блока |
формирования |
оптимального подналадочного импульса в соответствии с выраже нием (535). В отличие от схемы на рис. 205 в данном случае необ ходимо запоминать информацию о двух предыдущих тактах про
|
|
|
|
|
|
|
цесса. На вход блока в конце |
(п— 1)-го такта поступает величина |
отклонения размера (п—1)-го |
изделия |
от заданного уровня |
хп-і- |
В схеме предусмотрены |
четыре ячейки |
«памяти» ЯПИ |
ЯП2, |
ЯП3 |
и # Я 4 . В ячейках ЯП у и ЯП2 |
хранится |
информация об |
(п—1 |
)-ом |
такте процесса, а в ЯП3 |
и # Я 4 — информация об (п — 2)-ом |
такте. |
При замыкании ключа Кі все компоненты выражения (535) |
с соот |
ветствующими значениями весовых коэффициентов а, Ь, с и d по
|
|
|
ступают на вход ЯПІ. |
Значение весовых коэффициентов устанавли |
вается в зависимости |
от известных статистических характеристик |
технологического |
процесса. |
На выходе # Л 4 |
образуется величина оптимального подналадоч |
ного импульса un, |
которая поступает затем на исполнительный ме |
ханизм системы подналадки.
|
|
|
|
|
|
|
После отработки подналадочного импульса |
ип |
происходит |
раз |
мыкание ключа КІ и замыкание |
ключей Кг и КІ. |
При этом в |
ЯП3 |
и #/74 происходит запоминание величин х„_2 и u n _ t . |
Затем ключи |
Кз и КІ размыкаются и происходит замыкание |
ключа Кг- При |
этом |
в ЯП2 запоминается величина ип. |
Схема подготовлена |
к |
формиро |
ванию подналадочного импульса в следующем такте процесса. |
|
Если гармоническая составляющая в корреляционной |
функции |
Ку. (т) близка к нулю (со » 0), то и весовые |
коэффициенты |
с и d |
также близки к нулю. В этом случае структурная |
схема блока |
фор- |
Рис. 207. Функциональная схема блока формирования опти мального подналадочного импульса (случайная функциональ ная составляющая {р.п } образует марковский процесс второго порядка)
мирования подналадочного импульса аналогична схеме, приведен
ной |
на |
рис. 205. |
|
|
|
|
|
|
При реализации оптимальных алгоритмов контроля и управле |
ния |
предполагалось, |
что статистические характеристики |
известны |
и неизменны в течение всего |
хода |
технологического |
процесса. |
Однако |
параметры |
технологического |
процесса под |
воздействием |
различных факторов |
могут изменяться. |
|
|
|
Причиной таких изменений |
может |
быть изменение |
температур |
ных условий, изменение материала заготовок изделий и режущего инструмента и т. п. Поэтому для оптимального ведения технологи ческого процесса требуется непрерывное или периодическое «обнов ление» априорной информации, т. е. возникает необходимость в пе риодическом или непрерывном определении статистических характе ристик процесса. Ниже рассматриваются возможные пути реализа ции этого требования.
На рис. 208 приведена блок-схема системы подналадки техноло гического процесса, в которой одновременно с процессом управле ния происходит определение статистических характеристик про-