Контрольные вопросы

1. Как работают интеграторы интерполятора при их аппаратной или программной реализации?

2. Опишите работу цифрового задатчика интенсивности в БЗС.

3. Каким образом реализуется постоянная контурная скорость при различном одновременном количестве импульсов, выдаваемых на приводы подач с выходного блока интерполятора?

4. Как обеспечивается торможение в конце кадра управляющей программы?

5. Выполните задачу интерполяции методом оценочной функции при х = 10, y = 7.

6. Выполните задачу интерполяции прямым решением дифференциального уравнения (t_обр = 5 с) при х = 10, y = 7.

10. Системы связи счпу со станком

Вначале рассмотрим позиционные СЧПУ, где не требуется интерполяция, а заданием является двоичный или двоично-десятичный цифровой код.

10.1. Позиционные кодовые счпу

Используется в позиционных системах станков и роботов (рис. 10.1), особенно в ранних версиях.

Рис. 10.1. Позиционная кодовая СЧПУ

Основное достоинство данной системы – абсолютная система координат, что увеличивает надежность системы из-за отсутствия накопления ошибок со временем.

Это достигается за счет кодового датчика положения, работающего в коде Грея. Датчики положения имеют от 12 до 16 разрядов, что позволяет получить высокую точность.

10.2. Позиционная счетно-импульсная счпу

Используется в позиционных системах ЧПУ роботов и станков (рис. 10.2). Система использует импульсный датчик положения, т.е. она реализует относительную систему отсчета координат. В связи с этим в таких системах после включения источников питания осуществляется «нулирование». При этой операции осуществляется движение до точки, координаты которой определены в координатах объекта. Проходя через эту точку, можно от нее отсчитывать координаты всех задаваемых в программе позиционных точек. После отключения и повторного включения питания информация о положении, где же произошла остановка по координатам, теряется. Поэтому снова требуется производить «нулирование».

Рис. 10.2. Структура позиционной счетно-импульсной СЧПУ

Счетчик здесь работает на вычитание импульсами обратной связи. Задание должно быть в приращениях к предыдущему состоянию позиции.

10.3. Контурные счпу

В предыдущей главе рассматривались две системы контурных СЧПУ, где обязательно требуется интерполятор. Первая – с аппаратной реализацией функций интерполяции и унитарным выходным кодом. Вторая – с программной реализацией функций интерполяции и цифровым двоичным кодом. Соответственно, различаются и системы связи со следящим электроприводом.

В позиционных системах можно перемещение по осям осуществлять поочередно. В контурных работают одновременно несколько координат. Следует учитывать разнообразие датчиков положения. Наиболее употребляемые: фотоэлектрические фазоимпульсные, индуктивные фазоимпульсные (вращающиеся трансформаторы, индуктосины).

Во всех контурных системах СЧПУ обязателен скоростной канал задания для реализации частичной инвариантности по управлению.

10.4. Частичная инвариантность по управлению

На рис. 10.3 представлена структурная схема САУ с корректирующим звеном для инвариантности по управлению.

Оператор Лапласа по ошибке из рис 10.3:

δ = Х_З – Х_вых = Х_З – W_К W₂ Х_З – W₁ W₂ δ.

Передаточная функция ошибки по управлению:

Чтобы была полная инвариантность по управлению, требуется

W_К(p) = .

Рис. 10.3. Структурная схема САУ с корректирующим звеном для инвариантности по управлению

Применим этот общий вывод к следящему электроприводу, структурная схема которого приведена на рис. 10.4.

Рис. 10.4. Структурная схема следящего электропривода с корректирующим звеном для инвариантности по управлению

Регулятор положения в следящем электроприводе может быть только пропорциональным для исключения перерегулирования по выходной координате. Применение ПИ-регулятора положения приводит к недопустимому в траекторных задачах перерегулированию. Однако П-регулятор положения не позволяет исключить скоростную ошибку X_вых1 (рис. 10.5).

Рис. 10.5. Переходный процесс в следящем электроприводе при линейной заводке: Х_вых1 – с П-регулятором положения без коррекции; Х_вых2 – с П-регулятором положения с коррекцией

Чтобы получить полную инвариантность по управлению, требуется корректирующее звено

W_K (p) = ,

где передаточная функция контура скорости при настройке на «симметричный оптимум»

W_KC (p) = (1/K_дс),

где T_c – малая постоянная контура скорости. Тогда

W_K (p) = K_дс  (p+4T_cp²+8T_c ²p³+8T_c ³p⁴).

Реализация корректирующего звена в микропроцессорной системе приведена на рис. 10.6, где ВЧС – рассчитывает задание X_З^' и корректирующий сигнал Х_к по координатам , , , с учетом их ограничений, т.е.

Рис. 10.6. Реализация полной инвариантности по управлению в микропроцессорной следящей системе

Реально можно ввести в цифровых системах первую производную (скорость), вторую производную (ускорение), третью производную (рывок), существенно снизив ошибку по управлению. В ряде случаев вводится коррекция по 1-й и 2-й производным или только по 1-й производной.

В аппаратных стойках ЧПУ унитарный код уже несет в себе информацию о скорости.

После введения коррекции скоростная ошибка исключается (см. рис. 10.5).