Электромагнитный привод поступательного движения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 7/18 за Н ИДЕ СКОМУ СТВУ КА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 538431, кл. Н 01 Р 7/18, 1974.2, Авторское свидетельство СССРУ 773750, кл. Н 01 Р 7/18, 1979.3. Патент США У 4288730,кл. Н 01 Г 7/18, 1981.(54)(57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОДПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ, содержащий двухобмоточный электромагнитс обмотками прямого и сбратного ходаи подвижным ферромагнитным сердечником, задатчик и датчик положениясердечника, элемент сравнения, регулятор, усилитель и два диода, причем выходы задатчика и датчика положения сердечника подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам элемента сравнения,регулятор и делитель мощности соединены последовательно, выход усилителя мощности соединен с анодом пер.80113090 вого и катодом второго диодов, первый диод включен последовательно с обмоткой прямого хода, второй диод включен последовательно с обмоткой обратного хода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с.целью повьппения точности его регулирования, в него введены датчик линейных ускорений сердечника, датчик тока обмоток, нелинейный функциональный преобразователь умЦножитель, квадратор и второй элемент сравнения, причем вычитающий вход второго элемента сравнения соединен с выходом датчика линейных ускорений сердечника, первый суммирующий вход второго элемента сравнения сое динен с выходом первого элемента сравнения, выход датчика положений соединен через нелинейный функциональный преобразователь с одним иэ входов умножителя, другой вход которого подключен к выходу датчика тока обмоток, выход умножнтеля соединен с входом квадратора, выход которого подключен к второму суммирующему входу второго. элемента срав-. нения, выход которого соединен с входом регулятора,Цель изобретения - повышение точности регулирования положения ферромагнитного сердечника в электромагнитном приводе поступательногодвижения,Поставленная цель достигается тем,что в электромагнитный привод посту 55 Изобретение относится к технической кибернетике и предназначенодля использования в качестве. испол,нительного устройства в системах автоматического управления различного 5назначения, например для перемещениязадвижек и заслонок трубопроводнойаппаратуры, в системах проводовпромышленных роботов и т,д.Известны электромагнитные приводы поступательного движения, содержащие двухсторонний электромагнитс катушками прямого и обратного хода и подвижным ферромагнитным сердечником, полупроводниковые ключевые элементы, включенные последовательно с катушками электромагнита,и датчик положения1и 2 1.Недостатком укаэанных устройствявляется низкая точность регулирования положения ферромагнитного сердечника,Наиблоее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяэлектромагнитный привод поступательного движения, содержащий двухсто.ронний электромагнит с катушкамипрямого и обратного хода и подвижнымферромагнитным сердечником, задатчик и датчик положения, подключенные соответственно к суммирующемуи вычитающему входам элемента срав-.нения, последовательно соединенныерегулятор и усилитель мощности, выход которого соединен с катодомвключенного последовательно с катушкой прямого хода первого диода ианодом включенного последовательнос катушкой обратного хода второгодиода 33.40Известный электропривод обеспечивает регулирование положения ферромагнитного сердечника в зависимости от сигнала задания, Точностьрегулирования в такой системе является невысокой, что обусловленоошибкой от возмущаюшего воздействия(сил, действующих со стороны нагрузки, сил трения и т.д,). Коррекцияпо возмущению в известной системене предусмотрена. пательного движения, содержащий двухобмоточный электромагнит с обмотками прямого и обратного хода и подвижным ферромагнитным сеодечником, задатчик и датчик положения сердечника, элемента сравнения, регулятор, усилитель мощности и два диода, причем выходы задатчика и датчика положения сердечника подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам элемента сравнения, регулятор и делитель мощности соединены последовательно, выход усилителя мощности соединен с анодом первого и катодом второгодиодов, первый диод включен последо.вательно с обмоткой прямого хода, второй диод - последовательно с обмоткой обратного хода, введены датчик линейных ускорений сердечника,датчик тока обмоток, нелинейныйфункциональный преобразователь, умножитель, квадратор и второй элемент сравнения, причем вычитающий вход второго элемента сравнения соединен с выходом датчика линейных ускорений сердечника, первый суммирующий вход второго элемента сравнения соедиен с выходом первого элемента сравнения, выход датчика положений соединен через нелинейныйфункциональный преобразователь с одним из входов умножителя, другой вход которого подключен к выходу датчика тока обмоток, выход умножителя соединен свходом квадратора, выход которогоподключен к второму суммирующемувходу второго элемента сравнения,выход которого соединен с входомрегулятора,На фиг, 1 представлена схемаэлектромагнитного привода поступательного движения; на фиг, 2 - характеристика нелинейного функционального преобразователя.Электромагнитный привод содержитзадатчик 1, первый элемент 2 срав.нения, второй элемент 3 сравнения,квадратор 4, регулятор 5, блок перемножения (умножитель) 6, усилитель 7мощности, датчик 8 тока обмоток, диоды 9 и 10, нелинейный функциональный преобразователь 11, двухобмоточный электромагнит 12 с обмоткамипрямого 13 и обратного 14 хода иподвижным ферромагнитным сердечником 15, датчики положений 16 и линейных ускорений 17 сердечника,3 1Электромагнитный привод поступательного движения представляет собой защитную систему автоматического травления и работает следующимобразом.,На суммирующий вход первого элемента 2 сравнения поступает сигналс задатчика 1. а на вычитающий входсигнал с датчика 16 положений сер. дечника 15. Разность этих сигналовпоступает на первый суммирующийвход второго элемента 3 сравнения.На второй суммирующий вход второгоэлемента сравнения поступает сигналВчерез квадратор 4 от умножителя 6,входы которого соединены с выходамидатчика 8 тока катушек и нелинейного функционального преобразователя 11, выходной сигнал которого. представляет нелинейную функцию К(х)от положения х сердечника 15. Входнелинейного функционального преобразователя 11 подключен к выходу датчика 16 положений сердечника. На вычитающий вход второго элемента 3сравнения поступает сигнал от датчика 17 линейных ускорений сердечника.В соответствии с сигналом, вырабатываемым вторым элементом 3 сравненияи поступающим на регулятор 5, с помощью усилителя 7 мощности происходит изменение напряжения питанияобмоток 13 и 14 и, следовательно,управление положением сердечника 15,При этом известно, что тяговоеусилие электромагнита определяетсяпо формулеГ = - (1 а)1, аС2Дх 1309054где 1 - ток в обмотках;Ф - число витков одной обмотки;6 - магнитная проводимость;х - координата положения Ферромагнитного сердечника.Производная - =(х) представаб 1дХляет нелинейную функцию от коорди-наты положения Ферромагнитного сердечника, зависящую от конструкцииэлектромагнита. Вид нелинейности1(х) показан на фиг,. 2, Тяговое усилие Г уравновешивается динамической и статической составляющими, 15 с 1 хт.е. Г =в +Г , следовательноагстатическая составляющая равнаГ =Г-й =11 " (х)-щ -р - .ых . 2 акеИсй 20где к = - 922Таким образом, в предложенномэлектромагнитном приводе осущест.вляется вычисление статической составляющей тягового усилия и использование пропорционального ей сигнала для комбинированного управленияположением сердечника, В результатев системе осуществляется компенса- ЗОция статической составляющей возмущающего воздействия со стороны нагрузки, что обеспечивает повышениеточности регулированияИспользование предлагаемого технического решения в качестве исполнительного устройства в системахавтоматического управления позволитовысить их точность и качество регулирования,