Устройство для управления шаговым электродвигателем

СОЮЗ СОВЕТСКИХсссссссссссеесссисРЕСПУБЛИК 09) (И) Зцо Н 02 Р 8/О ОБР Я ТВ В.П, д с ша- М. Г.Чис 562. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТШИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕ(53) 621.313. 13. 132-3(088;8) ,(56) 1. Ряшенцев Н.П. и др. Система управления, питания и защиты самонастраивающейся многосекционной электромагнитной машины возвратно- поступательного движения. Сб. Всесоюзного совещания по проблеме "Силовые импульсные системы", ч, 1, Новосибирск, 1969, с. 84-89.2. Ивоботенко Б.А., Рубцов и др. Дискретный электропривоговьии,двигателями. Под ред. ликина. М., "Энергия", 1971,(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, содержащее коммутатор Фаз двигателя, датчики скорости и положения двиГателя, связанные с входами блока временной задержки, подключенного выходом к входу коммутатора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности воспроизведения задан ных движений, введены дифференцирую щий .Фильтр, элемент сравнения и функ циональный блок со степенной характеристикой .вход-выход, подключенны/входом к первому выходу дифференцирующего Фильтра, а выходом - к первому входу элемента сравнения, второй вход которого соединен с вторьк выходом дифференцирующего фильтра, а выход - с входом блока временной задержки.1128363 датчики положения 3 ч скорости 4,связанные с подвижным элементом двигателя 2, дифференцирующий фильтр 5,элемент 6 сравнения, подключенный5 выходом к входу блока 7 временнойзадержки, функциональный блок 8 состепенной характеристикой вход-выход,включенный между элементом 6 сравнения и датчиком 4 скорости, и програм-10 мный блок 9, подсоединенный к дополнительному входу блока 8.функции коммутатора 1 заключаютсяв переключении фаз двигателя 2 в требуемой последовательности. Предпола 15 гается, что распределитель управляющих импульсов (18 и источник питания включены в коммутатор 1. Дифференцирующий фильтр 5 описывается следу, ющим уравнением20(Р Р рюЬ,р 4, О,1,г,(2) 25 30 Целью изобретения является повышение точности воспроизведения заданных движений,Поставленная цель достигается тем,что в устройство для управления шаговым электродвигателем, содержащее "0коммутатор фаз двигателя, датчикискорости и положения движения, связанные с входами блока временной заЮдержки, подключенного выходом к входукоммутатора, введены дифференцирующий фильтр, элемент сравнения и функциональный блок со степенной характеристикой вход-выход, подключенныйвходом к первому выходу дифференцирующего фильтра а выходом - к первому 50входу элемента сравнения, второй входкоторого соединен с вторым выходомдифференцирующего фильтра, а выход -с входом блока временной задержки.На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит коммутатор 1Фаз шагового электродвигателя 2,Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления электроприводом транспортных и подъемно-транспортных механизмов.Известна система управления линейным шаговым электродвигателем, содержащая коммутатор, подключенный к обмоткам двигателя, а также подсоединенные к нему через блоки регулируемых временных задержек датчики отработанных шаговНедостатком этой системы является низкая точность воспроизведения заданных движений, что. обусловлено разомкнутой по скорости структурой.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для управления шаговым электродвигателем, содержащее коммутатор фаз двигателя, датчики скорости и по,ложения двигателя, связанные с входами блока временной задержки, подключенного выходом к входу коммутатора 21 .Недостатком известного устройства является зависимость качества управления скоростью от механической нагрузки, нестабильности напряжения питания, нестационарности электромеханических характеристик привода. Это снижает точность воспроизведения заданных движений, быстродействие позиционирования.1 где Ч - усредненное значениескорости двигателя 2на выходе датчика 4;1,Ч - измеренные значениявеличин на выходе дифференцирующего фильтра 5,- малый параметр, характеризующий быстродействие блока 5,1,2 - 1,4",щ (р ) - передаточная Функциядифференцирующего фильтра 5.Функциональный блок 8 имеет характеристику вход-выход, описываемую уравнениемЧ -Г(Ч )=КЬ 3, ьСЧ, ьОили РЦЧ, )=А+ИМгде А, В,С,З, Р - постоянные коэфФициенты.Иид зависимости Г (Ч,) определяетсяконкретными технологическими требованиями.Устройство работает следующимобразом.Пусть в начальный момент временикоммутатор 1 отключен от источникапитания (не показан), а на выходеблока 9 сигнал Ч равен нулю, а такоже нулю равны выходные сигналы бло30 Составитель З.ГорникТехред О. Ващишина Корректор О. Тигорг Редактор В.Данко Заказ 9081/42 Тираж 666 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Э 11283 ков 3, 4-8, При подключении коммутатора 1 к источнику питания, и появлении задающего сигналаЙ ) на выходе программного блока 9 и на выходе элемента 6 сравнения .появляется управ ляющий сигнал. 1 , и включается соответствующая фаза двигателя 2, что приводит к перемещению его подвижного элемента на один шаг. Это вызывает появление на выходе датчика 3 импульО са напряжения 0 , поступающего на вход блока 7 временной задержки. В начальный момент времени управляющий сигнал Ц соответствует минимальной (нулевой) задержке управляющих 15 импульсов 1 у , и усредненное значение тягового усилия Гэ максимально по модулю и положительно. В процессе, разгона двигателя 2 на выходах блока 5 появляются сигналы Чу и , 20 пропорциональные величинам Ч и Ч .Эти сигналы поступают на входы бло-.ков 6 и 8. При управлении линейным шаговым электродвигателем 2 поведение системы описывается уравнениями 25 Фгде э - усредненное значение тягового усилия двигателя 2,06 - напряжение управления,пропорциональное величиневременной задержкиуправляющихимпульсов. 0 (О,06) 1- коэффициент передачи электропривода по входу Ов - величина подвижной массы,:ТЬ,1) - приведенная постоянная времени двигателя. 45Зависимость правой части уравне-ния (3) от т отражает наличие сило 63 4вых и параметрических возмущений (нестационарности параметров электропривода, механической нагрузки).В системе реализуется алгоритмуправления4Ц Ч ЧУ)КЬ" Ь 6 Ч= О =Т Ч Ц-Ч ) (4)где К - коэффициент передачи бло-,ка 61 - требуемое значение производной Ч на выходе блока 8,7 - желаемое значение постояно ной времени,М - предписанное значение скорости двигателя 2 (требуемый закон ее изменения) .Рассматриваемая система относитсяк классу систем с разделяемыми движениями. В ней структурным преобразо ванием можно выделить быстродействующий контур поддержания производнойскорости Ч , в котором ЛокализуетСяпроявление возмущений.Используя выражения (1) - (4)для подсистемы "медленных" движений,,Таким образом, при достаточно большом Ь КЬ обеспечиваетсяЧ-Ч 1 Ч (1)Ч),Следовательно, предлагаемая системауправления обладает свойствами инвариантности к силовым и параметрическим возмущениям и обеспечивает стабилизацию заданного качества управления в достаточно широком диапазоне изменения данных возмущений. Всеэто приводит к повышению точностивоспроизведения заданных движений.Если заданное движение являетсяоптимальным по быстродействию, свойство инвариантности системы к возмущениям обеспечивает также повышение быстродействия переходных процессов разгона и торможения электропривода при изменяющихся параметрах.