Файл: Кужим, Т. П. Электрические системы управления приводами металлорежущих станков обзор патентных описаний.pdf

В систему числового программного управления входит несколь­ ко идентичных цифровых следящих систем. Патентуемая следящая система является двухконтурной и содержит контуры обратной свя­ зи по положению и по скорости (рис. 27).

Рис. 27. Структурная схема цифровой следящей системы.

На входе импульсного сумматора происходит суммирование импульсов задания и импульсов, характеризующих действительное положение контролируемого органа (рис. 28). Информация о дей-

+

Рнс. 28. Функциональная схема цифровой следящей системы:

25 — управляемый объект; 27 — первичный двигатель; 70 — сервоусили­

ствительном положении контролируемого органа и скорости его перемещения поступает с выхода преобразователя аналоговых данных в дискретные, вал кодирующего устройства которого меха­ нически связан с регулируемым объектом. На вход сервоусилителя

3 9

поступают с формирователей последовательности импульсов оди­ наковой амплитуды и с одинаковой длительностью. Результирую­ щее количество импульсов является функцией ошибки по положе­ нию и скорости перемещения. Выходной сигнал сервоусилителя используется для управления работой первичного двигателя, осу­ ществляющего перемещение контролируемого органа вдоль соот­ ветствующей оси.

Адаптивное управление посредством преобразования передаточ­ ной функции системы.

Предлагается метод адаптивного управления, состоящий в под­ держании на постоянном уровне усиления контура регулирования посредством введения «отказавших элементов» с определенным постоянным динамическим коэффициентом усиления, отличающий­ ся тем, что в направлении движения сигнала перед «отказавшими элементами» осуществляется экспоненциальная модуляция сигна­ ла, а после них — логарифмическая.

Такая обработка сигнала управления произведена с учетом сле­ дующих соображений: 1) значение величин, соответствующих цело­ му объекту, равно сумме значений величин, соответствующих его частям; 2) логарифм произведения равен сумме логарифмоз со­ множителей.

УПРАВЛЕНИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИМИ СТАНКАМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМПЬЮТЕРОВ И ЦВМ

Электропривод представляет собой многоконтурную нелиней­ ную систему, описываемую в общем случае дифференциальными уравнениями порядка выше первого. Реализация оптимального управления электроприводом связана с необходимостью решения этих уравнений, что требует применения вычислительных устройств, по сложности приближающихся к цифровым вычислительным машинам.

Ниже приведены примеры (краткие аннотации патентных описа­ ний) реализации систем автоматического управления металлоре­ жущими станками с применением компьютеров и ЦВМ.

Программное управление металлорежущими станками.

Система числового программного управления группой металло­ режущих станков с интегрированием построена таким образом, что

4 0

каждый из станков оснащен собственным вычислительным устрой-, ством, а управление всеми этими вычислительными устройствами осуществляется от одного управляющего компьютера (рис. ■29).

Команды, задающие величину и направление перемещений регулируемого органа металлорежущего станка, поступают непо­ средственно от управляющего компьютера 9. Вычислительное уст­ ройство содержит импульсный распределитель, выход которого

- и

—шэ

Рис. 29. Функциональная схема цифрового программного регулятора:

через схему синхронизации соединен со схемой сглаживания им­ пульсов, генератор импульсов подачи, выходные сигналы которого также поступают на схему синхронизации. Схема сглаживания импульсов представляет собой высокочастотный фильтр, вырезаю­ щий высокочастотную составляющую из последовательности им­ пульсов, служащих для управления перемещениями регулируемых органов металлорежущих станков. .

Количество регулируемых перемещений — я+1, где п — коли­ чество временных каналов (рис. 30).

Рис. 30. Функциональная схема программного управления группой металлорежущих станков с применением компьютера:

8 — устройство ввода данных; 9 — компьютер; 10 — цифровой программный регулятор с разделением во времени, 11, 12 . . . .п — управляемые станки

41

Система управления металлорежущим станком с применением компьютера.

Изобретение относится ik системам числового управления метал­ лорежущими станками, преимущественно к системам дискретного управления относительным перемещением инструмента и обрабаты­ ваемого изделия по заданной траектории, позволяющим осуществ­ лять ускоренные и замедленные перемещения при обходе по замкнутому контуру (рис. 31).

Рис. 31. Дискретная схема контурного программного управления:

12 — цифровое вычислительное устройство; 18 — цифро-аналого­ вый преобразователь; 24 — усилитель; 26 — исполнительный дви­ гатель; 28 — датчики; 30 — счетчики обратной связи

Управление осуществляется от компьютера. Система программ компьютера записана на машинном языке. Цифровой компьютер задает эталонную траекторию обхода контура, сравнивает накап­ ливаемую информацию, поступающую по цепи обратной связи, с заданной программой и вырабатывает управляющие команды по результатам этого сравнения, в частности, выдает команды на замедление и ускорение при обходе по замкнутому контуру.

/Приведены примеры: реализация системы числового програм­ много управления копировально-фрезерного станка, имеющего пе­ ремещения относительно пяти координатных осей; система числово­ го программного управления двухосным токарным станком с вертикальной револьверной головкой фирмы Bullard.

42

Управление металлорежущим станком с применением компью­ тера.

Фирма Kearney & Trecker

Управление перемещением направляющих станка осуществляет­ ся с применением компьютера. Выходная цифровая информация преобразуется в аналоговую и используется для управления серво­ двигателями, перемещающими направляющие станка. Сигналы датчиков обратной связи, закрепленных на направляющих, посту­ пают на вход компьютера. Прохождение сигналов с компьютера и датчиков обратной связи осуществляется с заданной периодич­ ностью. Поступающие данные программируются и запоминаются, а затем сравниваются с вновь поступившей информацией. В резуль­ тате этого непрерывного контроля в компьютере накапливаются данные о направлении, расстоянии и скорости перемещения направ­ ляющих станка (рис. 32).

Рис. 32. Функциональная схема управления металлорежущим станком с применением компьютера:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ просмотренных патентных материалов позволяет заме­ тить следующее:

1. В'современных тяжелых металлорежущих станках для уста­ новочных и рабочих перемещений широко применяется тиристор­ ный привод постоянного тока.

43

2.Тиристорный привод подачи выполняется' быстродействующим

сшироким диапазоном регулирования скорости исполнительного двигателя, причем в качестве исполнительных двигателей примене­ ны высокомоментные низкооборотные электродвигатели постоянно­ го тока.

3.В качестве источников питания двигателей постоянного тока используются регулируемые преобразователи на кремниевых уп­ равляемых вентилях (КУВ), построенные как с раздельным управ­ лением группами вентилей, так и совместным.

4.В тиристорном приводе вращения шпинделя применяется двухзонное регулирование скорости исполнительного двигателя посредством изменения напряжения якорной цепи и потока возбуж­ дения двигателя.

5.‘Следящий привод выполняется в виде многоконтурной систе мы непрерывно замкнутой по положению рабочего органа, на базе широкорегулируемого тиристорного привода е применением малоинерционных двигателей.

6.В качестве корректирующих цепей используются активные корректирующие устройства на интегральных операционных уси­

лителях, обладающих большим коэффициентом усиления, — ПИ-, ПИД-, ПД-регуляторы.

7.Все системы управления строятся по блочному принципу с использованием унифицированной блочной системы. В системах управления широко .используются интегральные элементы.

8.В системах программного управления металлорежущими

станками применяется контурное (непрерывное), позиционное (ко­

10. Увеличивается количество управляемых координат. Расши­ ряются возможности многооперационных -станков типа «обрабаты­ вающий центр», построенных на базе фрезерных и расточных станков.

11.Станки с ЧПУ оснащаются адаптивными системами управ­ ления, что существенно упрощает программирование.

12.Широко используются микрокомпьютеры и ЦВМ как для подготовки программ, так и для' управления металлорежущими станками или группой станков.

При составлении данного обзора были также исиользова-ны материалы Объединенного издания бюллетеней патентных ведомств на русском языке [7].

Официальные издания .национальных патентных ведомств ис­ пользованы как исчерпывающий источник патентной информации, обеспечивающий минимальные потери при поиске патентов, относя­ щихся к интересующей тематике. Патентные описания к изобрете­ ниям использованы как наиболее полный источник технической информации по данному вопросу.

44