Число-импульсный следящий электропривод
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИ(ЭТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 01) д) С 05 В 19/27 РЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) (57) ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНЫЙ СЛЕДЯЩИЙЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий блок задания программы, подключенный первымвыходом к первому входу первого коммутатора, а вторым выходом - к первому входу блока синхронизации, соединенного первым и вторым выходами соответственно с вторым и третьим входами первого коммутатора, подключенного первым и вторым выходами соответственно к суммирующему и вычитающему входам первого реверсивного счетчика, цифроаналоговый преобразователь,электродвигатель, кинематическисвязанный через редуктор с входомдатчика перемещения,а выходом - с входом датчика тока, подключенного выходомчерез блок ограничения тока к управляющему входу усилителя мощности,подключенного выходом к входу электродвигателя, блок формирования импульсов отработки, соединенный входами с выходами датчика перемещения,а первым и вторым выходами - соответственно с вторым входом блока синхронизации и с четвертым входомпервого коммутатора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения электропривода, в него введены второй коммутатор, второй реверсивный счетчик, сумматор, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ, первый Э-триггер, преобразователь код-час,тота и блок формирования скоростной ошибки, содержащий 18 -триггер, подключенный 8 - и к -входами к первым входам соответственно. первого и втррого элементов И, прямым выходом - к первому входу элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ и ко второму входу перво-го элемента И, а инверсивным выходом - к второму входу второго элемен-, та И, соединенного выходом с первым уев входом элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу первого эле- д мента И, а выходом - к информационному входу преобразователя частота-напряжение и к С -входу второго триггера, связанного выходом с управляющим входом преобразователя частота-на,пряжение, а 1) -входом - с выходом : элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, подключенно го вторым входом к суммирующему входу первого реверсивного счетчика, соединенного выходами каждого разряда с входами преобразователя код-частота и с входами первого элемента ИПИ-НЕ, подключенного выходом к пятому входу первого коммутатора, связанного третьим выходом с первым входом. второго коммутатора, с 3 -входом первого Э -триггера и 5 -входом Яб -триггера, подключенного " входом к вычитающему входу первого реверсивного счетчика и к второму1124256 Составитель Н.ГорбуноРедактор И.Рыбченко Техред М.Гергель Корректор Г.Решетни Заказ 8277/35ВНИИПИ ное осудар елам и 13035, Москва"Па нт", г,ужгород, ул, Проектн раж 841венного бретении Ж, Ра омитета СССРи открытийшская наб., д. 411242 входу второго коммутатора, соединенного третьим и четвертыми входами соответственно с первым выходом первого коммутатора и с третьим выходом блока синхронизации, а пятым входом " с управляющим входом цифроаналогового преобразователя и с выходом первого О -триггера, подключенного С -входом к выходу второго элемента ИЛИ-НЕ, связанного входами с выходами второго реверсивного счетчика и с входами цифроаналогового 5 бпреобразователя, подключенного выходом к первому входу сумматора, соединенного вторым входом с выходом преобразователя частота-напряжение, а выходом - с информационным входом усилителя мощности, причем суммирующий и вычитающий входы второго реверсивного счетчика подключены соответственно к первому и второму выходам второго коммутатора, а выход преобразователя код-частота - к третьему входу блока синхронизации.Изобретение относится к устройствам автоматического регулирования и может быть использовано в уста. новках с программным управлением (станках с ЧПУ, промышленных манипуляторах, в которых входной сигнал представлен унитарным кодом).Известен следящий электропривод, содержащий последовательно соединенные блок задания программы, узел 1 О синхронизации, коммутатор, реверсивный счетчик, ЦАП, усилитель мощности, электродвигатель, импульсный 1 датчик обратной связи 11.Недостатками известного привода 5 являются невысокие точность и быстродействие, так как в нем реализуется пропорциональный закон регулирования положения.Наиболее близким к предлагаемому 20 является число-импульсный следящий электропривод, содержащий блок задания программы, подключенный первым выходом к первому входу первого коммутатора, а вторым выходом - к перво му входу блока синхронизации, соединенного первым и вторым выходами соответственно с вторым и третьим входами первого . коммутатора, подключенного первым и вторым выходами соответственно к суммирующему и вычитающему входам первого реверсивного счетчика, цифроаналоговый преобразователь, электродвигатель, кинематически связанный35 через редуктор с входом датчика перемещения, а выходом - с входом датчика тока, подключенного выходом через блок ограничения тока к управляю-,щему входу усилителя мощности, подключенного выходом к входу электродвигателя, блок формирования импульсов отработки, соединенный входами свыходами датчика перемещения, а первым и вторым выходами - соответственно с вторым входом блока синхронизации и с четвертым входом первого коммутатора 121,Недостатком известного привода является невысокая точность регулирования положения при контурном регулировании, так как регулированиепроизводится по ошибке по положению.Кроме того, ошибка по положению, накапливаемая реверсивным счетчиком,представляется как в прямом, таки в дополнительном позиционных кодах, что приводит к усложнению схемыпри реализации сложных законов регулирования в известной схеме.Цель изобретения - повышение гочности и расширение области применения электропривода.Поставленная цель достигаетсятем, что в число-импульсный следящий электропривод, содержащий блокзадания программы, подключенный пер.вым выходом к первому входу первогокоммутатора, а вторым выходом - кпервому входу блока синхронизации,соединенного первым и вторым выходами соответственно с вторым и третьим входами первого коммутатора, подключенного первым и вторым выходамисоответственно к суммирующему ивычитающему входам первого реверсивного счетчика, цифроаналоговый преобразователь, электродвигатель, кинематически связанный через редукторс входом датчика перемещения,а выходом - с входом датчика тока, подключенно -го выходом через блок ограничения такак управляющему входу усилителя мощности, подключенного выходом к входуэлектродвигателя, блок Формированияимпульсов отработки, соединенный входами с выходами датчика перемещения,а первым и вторым выходами - соответственно с вторым входом блокассинхронизации и с четвертым входомюпервого коммутатора, введены второйкоммутатор, второй реверсивный счетчик, сумматор, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ,первый Э -триггер, преобразователь код-частота и блок Формирования скоростной ошибки, содержа 1 ций 15 -триггер, подключенный 5и 9 -входами к первым входам соответственно первого и второго элементов И, прямым выходом - к первому .входу элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ и квторому входу первого элемента И,а инверсным выходом - к второмувходу второго элемента И, соединенного выходом с первым входом элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу первого элемента И,а выходом - к информационному входупреобразователя частота-напряжение ик С -входу второго 3 -триггера, связанного выходом с управляющим входом преобразователя частота-напряжение, а 1) -входом - с выходом элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, подключенноговторым входом к суммирующему входупервого реверсивного счетчика,соединенного выходами каждого разряда с входами преобразователя кодчастота и с входами первого элемен 40та ИЛИ-НЕ, подключенного выходомк пятому входу первого коммутатора,связанного третьим выходом с первымвходом второго коммутатора, с 3 -входом первогоЭ -триггера и с 8 -входом451 б-триггера, подключенного Р -входом к вычитающему вхоцу первого .реверсивного счетчика и к второму вжо"ду второго коммутатора, соединенного третьим и четвертым входамисоответственно с первым выходомпервого коммутатора и с третьимвыходом блока синхронизации. а пятым входом - с управляющим входомцифроаналогового преобразователя и с 55выходом первогоЭ -триггера, подключенного С -входом к выходу второго элемента ИЛИ-НЕ, связанного входами с выходами второго реверсивного счетчика и с выходами цифроаналогового преобразователя, подключенного выходом к первому входу сумматора, соединенного вторым входом с выходом преобразователя частота-напряжение, а выходом - с информационным входом усилителя мощности, причем суммирующий и вычитающий входы второго реверсивного счетчика подключены соответственно к первому и второму выходам второго коммутатора, а выход преобразователя код-частота - к третьему входу блока синхронизации.На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого следящего электропривода; на фиг. 2 - функциональная схема блока синхронизации; на фиг. 3 - функциональная схема первого коммутатора; на фиг, 4 - функциональная схема второго коммутаторае на Фиг. 5 - функциональная схема блокаФормирования импульсов отработки; на фиг. 6 - функциональная схема блока скоростной ошибки.Следящий электропривод (фиг.1) содержит блок 1 задания программы, блок 2 синхронизации, первый коммутатор 3, второй коммутатор 4, второй реверсивный счетчик 5, второй эле-" мент ИГИ-НЕ 6, цифроаналоговый преобразователь 7, сумматор 8, усилитель 9 мощности, электродвигатель 10, редуктор 11, датчик 12 перемещения, блок 13 формирования импульсов отработки, датчик 14 тока, блок 15 ограничения тока, первый реверсивный счетчик 16, первый элемент ИЛИ-НЕ 17, преобразователь 18 кодчастота (НКЧ), блок 19 формирования скоростной ошибки, первый 3 -триггер 20, первый и второй вьходы 21 и 22 блока задания программы, третий и второй входы 23 и 24 блока синхронизации, пятый, второй и третий входы 25, 26 и 27 первого коммутатора, третий 28 выход блока синхронизации, четвертый 29 вход первого коммутатора, третий, второй первый и пятый входы 30, 31, 32 и 33 второго коммутатора, первый и второй выходы 34 и 35 второго коммутатора, выход 36 блока формирования скоростной ошибки, выходы 37 и 38 датчика перемешения.Блок синхронизации (фиг.2) содерхит вторые И 5-триггеры 39 - 41,третьи элементы И 42-44, генератор 45 импульсов и распределитель 46 импульсов1124256Первый коммутатор (фиг,3) содержит дешифратор 47, элементы 48 и 49задержки, второй элемент ИЛИ 50,первые элементы И-ИЛИ 51 и 52, узелзнака ошибки, включающий первые элементы НЕ 53 и 54, вторые элементыИ-ИЛИ 55 и 56 и третий 05 -триг -гер 5.Второй коммутатор (фиг.4), содержит второй сумматор 58 моо 2 с инверсией, третий элемент ИЛИ 59,третьи элементы И-ИЛИ 60 и 61.Блок 13 формирования импульсов отработки и знака направления вращения(фиг,5) содержит вторые элементы 15НЕ 62, 63, дифференцирующие звенья64 - 67, четвертые элементы И-ИЛИ68 и 69, триггер 70 памяти направления вращения, третий элементИЛИ 71. 20Блок 19 скоростной ошибки (фиг.б)содержит 8 -триггер 72, элементыИЛИ 73, ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 74, второй Р -триггер 75, преобразователь 76частота-напряжение, первый и второйэлементы И 77, 78,Следящий электропривод работаетследующим образом.35 40 45 50 С блока 1 задания программы сигнал задания угла поворота вала двигателя (исполнительного органа) по выходу 22 представлен унитарным кодом, частота импульсов которого пропорциональна скорости вращения вала двигателя а количество импульсов в дискретах равно углу поворота вала. Знак кода (направление вращения выходного цала) подается по выходу 21. Блок 2 синхро" низации исключает одновременное появление импульсов на его выходах при совпадении их во времени на его входах, чтобы исключить возможность неправильной работы реверсивных счетчиков. Блок обеспечивает наличие обязательного временного интервала между выходными импульсами, равного периоду тактового генератора 45. Триггеры 39-41 устанавливают в единичное состояние по переднему фронту входных импульсов. Элементы И 42-44 открываются последовательно и на их выходах появляются импульсы, разделенные на период следования импульсов генератора 45. Распределитель 46 последовательно коммутирует .вторые входы элементов И, при появлении импульсов на выходах которых связанные сними триггеры устанавливаются в нулевое состояние. Для правильного функционированияпривода рассогласование по углуЩ, накапливаемое реверсивным счетчиком 16, должно быть всегда представлено в прямом позиционном коде(модуль рассогласования) с соетветствующим знаком,Введем следующие обозначения двоичных переменных:х - знак сигнала задания;хг - знак сигнала обратной связи;х 1 - сигнал задания;х - сигнал обратной связи;х - сигнал элемента выявлениянулевого состояния счетчика 16 (элемента ИЛИ-НЕ 17).Режим работы реверсивного счетчика (суммирование или вычитание импульсов) определяется знаками импульсных последовательностей задания и обратной связи, а также знаком рассогласования Ьу . Число различных комбинаций двоичных переменных х, хг,у Й = 2 = 8. Логические выражения,определяющие состояния переменных,следующие; д =ххгу дг=х хгу ф д=х хгу фд,. =х хгУ з д 5=хху ь д 6 =х хгу 1д Г=Х Хгу, дЗ =Х Х 2 У Из множества состояний переменныхдЕ (д дэ. попарно эквивалентныследующие состоянияддбд 1 ду которйе соответствуют всем возможным режимам работысчетчика 16 при энакопеременных входных частотных сигналах,Рассмотрим режимы работы счетчика 16, определяемые состоянием переменных ху хгф у1) Ъ=х хгу + х ху, = д+дасуммированйе импульсов задания х ивычитание импульсов обратной связи хРежим Ь, соответствует процессудвижения исполнительного органа кзаданной точке:2) Ъг=хху, +ххУ =д 4+дсуммирование импульсов обратной связи Х 4 и вычитание импульсов задания хРежим 1 г возникает при прохождении исполнительным органом заданнойточки (перерегулирование по положению) ,соответственно для режима суммирования импульсов обратной связи х3 з.зф 4+414) х 4.Из (1) и (2) получимЦ 4 гфЬ 1 хзЬгх 4Ъ 4(х +х 4) (3)1Аналогично составляем логическое выражение для режима вычитания реверсивным счетчиком импульсов х 1 и х в виде5= Ъ 1 х 4 Ъгх+Ъ(кх 4), (4)(2)25 30 Так как ошибка по положению Ьу должна быть всегда представлена в прямом позиционном коде, то необхо димо определять и запоминать знак ошибки, который соответствует положению исполнительного органа относительно заданной точки. Если в момент об нуления реверсивного счетчика (И = О, х 5 = 1) первым поступает импульс задания х, то знак ошибки у эквивалентен знаку сигнала задания (У 1 л х), а если импульс обратной свя зи х 4, то обратен знаку, сигнала обратной связи (У 1 х).Логические выражения, описывающие функционирование узла определения знака ошибки, следующие; 50 у =х(хх +хх), (5) у, = х(х х + х х). (6) Коммутатор 3 синтеризрован согласно логическим выражениям (3) - (6).Введение интеграла от ошибки по положению Д 1 является методом создания или повышения порядка аста 3) Ь =х х у + х х у =й +д - вы 3124 г 1 г читание импульсов х и х 4.Режим 1 возникает при изменении знака сигнала задания, если в момент изменения знака х, привод находился 5 в состоянии Ъ4) Ъ 4 =х,ху, + х,х у, =Д, +Д - суммирование импульсов задания х и обратной связи х 4,Режимвозникает при изменении знака сигнала х 1, если в момент изменения знака х 1 привод находился в состоянии ЪНа основании рассмотренных возможных состояний привода логическое выражение для режима суммирования реверсивным счетчиком импульсов зада ния х имеет видЧг(1 ф 416 сэ) хщ тизма привода, а значит, и увеличения его точности. Для получения интегральной составляющей регулирующе-го воздействия от Ь( в системеуправления приводом используется преобразователь код-частота (ПКЧ) 18,который осуществляет преобразованиеошибки по положению Д в пропорциональную ей импульсную последовательность. Реверсивным счетчиком 5 производится накопление ПИ - составляющей регулирующего воздействия в виде 0 = Ь( + К 16(31 . ПКЧ 18 можетбыть выполнен на базе накапливающего сумматора, осуществляющего интегрирование с заданной тактовой частотой кода Д с выделением сигналапереполнения, частота повторениякоторого является выходной последовательностью. ПКЧ реализует следующуюфункцию:у = К 1 ьу, при а( с бгде К=ГЭ/б - коэффициент преобразования,входная частота, Гц,числовой объем сумматора.Изменяя коэффициент преобразования К 1 ПКЧ 18 можно изменять модуль интегральной составляющей регулирующего воздействия. В установившемся режиме рассогласование д( =О, поэтому 0 =К 1 Ь д , т.е, происходит компенсация всех ошибок. Рассмотрим работу коммутатора 4, управляющего работой счетчика 5.Обозначим знак содержимого счетчика 5 переменной х 6 с памятью, им пульсный сигнал преобразователя 18 код-частота - уб, сигнал элемента ИЛИ-НЕ 6 выявления нулевого состояния счетчика 5 - ху. Логические выражения для определения знака содержимого счетчика 5 имеют вид х =,хт У 1; х 6 = хУ,. Режим работысчетчика 5 определяется состоянием знаком х . и У 1 . Число различных комбинаций переменных хб и .У, равночетырем . Однако хбу 1 хбу 1 хбу 1 - хбу 1поэтому если хб,у, то в счетчике 5 производится суммирование импульсов последовательсти у с Ад , а если хб у то вычитание.Логические выражения работы коммутатора следующие:ми 64-67 по переднему фронту соответствующих сигналов;Й - выходной сигнал узла, соответствующий направлению вращения. вала, 5Элемент ИЛИ 71 суммирует импульсные последовательности. Так как импульсы формируются по передним и задним фронтам сигналов Х,; Х, то частота выходной импульсной последова тельности х 4 в четыре раза выше входной 3 .В предлагаемом следящем электро- приводе рассогласование по углу 6( всегда представлено в прямом позиционном коде при знакопеременных вхоД ных частотных сигналах. Изменение коэффициентов К 1, К, Х регулятора приводит к изменению динамических характеристик привода.Технико-зкономическая эффективность внедрения предлагаемого число- импульсного электропривода в устройствах с ЧПУ заключается в повышении точности слежения за счет улучшения динамических характеристик электро- . привода.
СмотретьЗаявка
3608025, 17.06.1983
БЕЛОРУССКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ОРГАНИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВОМ
ПИЛИПЕЙКО ЛЕОНИД ГРИГОРЬЕВИЧ, ИЛЬИН ОЛЕГ ПАВЛОВИЧ
МПК / Метки
МПК: G05B 19/27
Метки: следящий, число-импульсный, электропривод
Опубликовано: 15.11.1984
Код ссылки
<a href="https://patents.su/11-1124256-chislo-impulsnyjj-sledyashhijj-ehlektroprivod.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Число-импульсный следящий электропривод</a>
Предыдущий патент: Позиционный электропривод
Следующий патент: Устройство для позиционного управления
Случайный патент: Устройство для производства испытаний изоляции электрической аппаратуры