Точность информации

Словарь терминов и определений в СЧПУ

PLC:Programmable Logic Controllers – программируемый логический контроллер.

MAP:Manufacturing Automation Protocol – промышленный автоматизированный протокол.

Цикловое управление – движение от упора до упора.

Позиционное управление – движение от точки к точке без требований к траектории движения.

Контурное управление – движение от точки к точке по заданной траектории.

Интерполятор – вычислительное устройство, предоставляющее расчет и выдачу управляющих сигналов по нескольким осям с квантованием по уровню и по времени, обеспечивающее при этом заданную траекторию движения.

Линейная интерполяция – расчет перемещений по осям при общем движении по прямой.

Круговая интерполяция – расчет перемещений по осям при общем движении по окружности.

Абсолютные координаты – координаты движения рабочего органа, которые определены относительно базовой (нулевой) точки станка.

Относительные координаты (в приращениях) – координаты движения рабочего органа, которые определены относительно предыдущей опорной точки.

Разрешающая способность – наименьшее задание управления (перемещения, температуры и т.д.).

Базовая нулевая точка системы координат СЧПУ – начало отсчета по координатным осям конкретного станка, робота и т.д.

Фиксированная точка (точка нулирования) – исходная точка рабочего органа, определенная относительно базовой точки, служащая для исходной установки рабочего органа и начальной привязки к системе координат станка.

Опорная точка – узловые точки на эквидистанте (траектории движения центра инструмента), меняющие геометрическое или технологическое состояние траектории.

Контрольные вопросы

1. Определите, когда выгодно применять:

а) многооперационные станки;

б) станки с ЧПУ.

2. В каком направлении будут развиваться СЧПУ?

3. Поясните термины:

а) «разрешающая способность станка»;

б) «опорная точка».

4. В каких случаях рационально применять роботы?

3. Информация в системах
автоматизации

Информация – сведения о явлениях природы, событиях в общественной жизни, процессах в технических устройствах.

Код – система знаков, однозначно определяющая информацию.

Сообщение – зафиксированная информация в материальной форме.

Непрерывное сообщение – физическая форма информации.

Дискретное сообщение – набор элементов (букв, символов), из которых в дискретные моменты времени формируются некоторые последовательности.

Набор отличающихся элементов – алфавит.

Последовательность числовых символов – цифровая информация.

С любой необходимой точностью любое непрерывное сообщение можно заменить цифровым сообщением путем квантования непрерывного сообщения по уровню и по времени.

Преобразование и передача дискретной информации любой формы (например, текста) могут быть сведены к эквивалентным преобразованиям и передаче цифровой информации.

Точность информации в системах автоматизации в перую очередь зависит от погрешности первичных датчиков, преобразующих физические, химические и другие технологические величины в электрические сигналы: напряжение, ток, частота, фаза, цифровая информация.

Информация с первичных датчиков передается, преобразуется, обрабатывается, запоминается, индицируется. Наибольшая погрешность возникает при передаче информации. На рис. 3.1, а показано увеличение точности при передаче информации в различных ее формах.

Рис. 3.1. Точность при передаче информации:
а) увеличение точности передачи информации с изменением ее формы;
б) линия передачи потенциала; в) линия передачи токового сигнала

Напряжение, ток, частота – непрерывные формы информации. Фаза может быть в непрерывной форме (гармонический сигнал)
и в дискретной (частотный импульсный сигнал). Цифровой сигнал – дискретный.

Выходной элемент линии по напряжению или току один – транзистор (рис. 3.1, б и рис. 3.1, в). Сигналы по току передаются без потерь информации в линии в зависимости от ее длины. Но линия может быть только двухточечная или цепочечная с транслятором.

На линию передачи потенциала помехи влияют сильнее. Здесь и z _нагр значительно больше.

В цифре достигается любая требуемая по техническим условиям точность – все зависит от количества разрядов.

3.2. Дискретизация по уровню и по времени
непрерывного сигнала

При преобразовании непрерывного сигнала в дискретный осуществляется квантование по уровню и по времени.

На рис. 3.2 представлен непрерывный сигнал и полученный из него после квантования по уровню и по времени цифровой сигнал.

Рис. 3.2. Непрерывный сигнал и полученный
из него после квантования по уровню и по времени
цифровой сигнал

При преобразовании всегда возникает вопрос: каковы должны быть кванты по уровню и по времени?

Величина кванта по уровню – это, как правило, разрешающая способность системы управления, единица младшего разряда цифрового кода. Учитывая, что непрерывные сигналы датчиков и регуляторов систем управления и других источников не могут быть точнее 0,025–0,1 %, нет необходимости иметь точность преобразования более высокой. Поэтому используются 10–12-разрядные ЦАП и АЦП. При 10-разрядном преобразователе инструментальная погрешность D = = 0,1 %, при 12-разрядном преобразователе D = = 0,025 %.

Квантование по времени вносит в системы управления запаздывание на период квантования. Следует учитывать и теорему Котельникова – Шеннона, согласно которой предельная полоса пропускания дискретной системы теоретически не может быть больше половины частоты квантования: f _пр £ f _кв/2.

Теорема: если непрерывная функция x (t) удовлетворяет условиям Дирихле (ограничена, кусочно-непрерывна и имеет конечное число экстремумов) и ее спектр ограничен некоторой частотой среза w_С, то существует такой максимальный интервал D t между отсчетами, при котором имеется возможность безошибочно восстанавливать дискретизируемую функцию x (t) по дискретным отсчетам. Этот максимальный интервал D t = p/w_С = 1/(2 f _C).

Чрезмерное увеличение частоты квантования требует увеличения скорости вычислений в дискретной части системы. Но нет особой необходимости увеличивать полосу пропускания дискретной части больше, чем полоса пропускания непрерывной части системы. Это не дает преимуществ.

Например, тиристорные следящие приводы не позволяют получить полосу пропускания по контуру скорости выше, чем 30–40 Гц. Тразисторные приводы (ШИМ с ДПТ, вентильный двигатель) имеют полосу пропускания выше 100 Гц. Поэтому в системах ЧПУ при управлении тиристорными следящими электроприводами частоту квантования принимают 100–125 Гц (период квантования (8–10 мс)).

При управлении транзисторными приводами получить полосу пропускания дискретной части 250–300 Гц не всегда удается. Быстродействие электроприводов тогда используется не в полной мере.

Дата добавления: 2015-05-29