Method of software control of motion parameters of the output element of the pneumatic unit by changing the effective areas of control lines

Abstract

Control of position pneumatic units includes tasks of precise positioning, speed and acceleration control, as well as ensuring reliability and safety of operation. Existing control methods can range from simple mechanical solutions to complex programmable systems using modern automation technologies and intelligent algorithms. In the context of dynamically changing production requirements and the need to improve the accuracy of operations, the development and implementation of new control methods become particularly relevant. This requires a deep understanding of both physical principles of pneumatic units operation and modern approaches to automation and control of technological processes. Two available methods of program control of pneumatic unit output motion parameters exist. The first method consists of changing the effective areas of control lines, and the second – is changing the value of braking force developed by the external braking device. The first method is suggested for the open loop programtime control, as the second method will cause energy losses due to the need to work to overcome the friction force developed by the braking device. A control algorithm for a position pneumatic unit is proposed, which is a set of consecutive values of the control signal. These values are not connected with each other by analytical dependence, so the simplest way of their assignment is tabular. It is assumed that the entire set of control signal values is simply entered into the controller's memory, and at set intervals the control signal is changed according to the table. The described control algorithm is quite simple to implement. It is possible to use two methods of regulation at open-loop program-time control, depending on the type of applied distribution equipment – analog and discrete-analog. The analog method allows the setting influence to be worked out more accurately but requires more expensive hardware costs; the discrete-analog method is less accurate, easier to implement, and more reliable. The essence of the discrete-analog method of regulation consists in replacement of exact analog values of effective areas by approximate ones, which are chosen as the nearest from a limited range of values provided by discrete distribution equipment.

Управління позиційними пневмоагрегатами включає в себе задачі точного позиціювання, контролю швидкості та прискорення, а також забезпечення надійності та безпеки роботи. Існуючі методи управління можуть варіюватися від простих механічних рішень до складних програмованих систем, що використовують сучасні технології автоматизації та інтелектуальні алгоритми. В умовах динамічно мінливих виробничих вимог і необхідності підвищення точності операцій, розробка і впровадження нових методів управління стають особливо актуальними. Це вимагає глибокого розуміння як фізичних принципів роботи пневмоагрегатів, так і сучасних підходів до автоматизації та контролю технологічних процесів. Існує два доступних способи програмного регулювання параметрів руху вихідної ланки пневмоагрегата. Перший полягає у зміні ефективних площ ліній управління, а другий – у зміні величини сили гальмування, що створюється зовнішнім гальмівним пристроєм. Для розімкнутого програмно-часового управління пропонується використання першого способу, оскільки під час використання другого з'являються енергетичні втрати, зумовлені необхідністю здійснення роботи з подолання сили тертя, що створюється гальмівним пристроєм. Запропоновано алгоритм управління позиційним пневмоагрегатом, який являє собою сукупність послідовних значень сигналу управління. Ці значення не пов'язані між собою аналітичною залежністю, тому найпростішим способом їхніх завдань є табличний. Передбачається, що вся сукупність значень сигналу управління просто вводиться в пам'ять контролера, і через задані проміжки часу відбувається зміна сигналу управління відповідно до таблиці. Описаний алгоритм управління досить простий у реалізації. Можливе використання двох способів регулювання під час розімкнутого програмно-часового управління, що залежать від типу застосованої розподільчої апаратури, – аналоговий і дискретно-аналоговий. Аналоговий спосіб дає змогу точніше відпрацювати вплив, що задає, але потребує дорожчих апаратурних витрат, дискретно-аналоговий – менш точний, простіший у реалізації та має вищу надійність. Суть дискретно-аналогового способу регулювання полягає в заміні точних аналогових значень ефективних площ наближеними, які обирають найближчими з обмеженої низки значень, що забезпечуються дискретною розподільною апаратурою.