Система компенсации момента нагрузки на валу двигателя

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯЙ АВТОРСКОМУ СВИДВТИДЬСТВУ(5 Ц М. Кл, 6 05 В 5/01 ОН 02 Р 5/ОО Гоеударстееюаа амнтет Совета Мнннатрав СССР пе делам нзобретеннй и Ртнрытнй:В, А. Новиков, Г. Ф. Михальченок и Л, М, Осипов Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина)(54) СИСТЕМА КОМПЕНСА ЦИИ МОМЕНТА НАГРУЗКИ НА ВАЛУ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Изобретение относится к автоматическому регулированир и может быть использовано в механизмах, в которых движение исполнительного органа происходит с высокой динамической точностью.Известны системы комненсацйи момента нагрузки электродвигателя, которые однако обладают низкой динамической точностью Из известных систем наиболее близкой по технической сущности является система компенсации момента нагрузки на валу двигателя, содержащая датчик тока, соединенный с первым входом блока управления вы ход которого через исполнительный элемент подключен к якорной обмотке двигателя, датчик ускорения, подключенный к входу блока суммирования, к второму входу которого подключен выход датчика тока, выход блока суммирования через корректируюшее звено соединен с вторым входом блоке управления 12Система обладает ограниченной возможностью в увеличении динамической точности в связи с тем, что для увеличения ее чувствительности необходимо ослабление механической жесткости вала между двигателем и объектом, что приводит в системах высокой динамической точности к механическим резонансам, существенно ограничивающим динамическую точность системы, а также тем, что высокая чувствительность компенсационного контура к изменениям передаточного коэффициента приводит к существенному сокрашению его эффективности, если не принимаются специальные меры по стабильности передаточного коэффициента контура. Вторая причина может быть пояснена следующим: динамические возможности компенсационных контуров ограничиваются присутствием малых некомпенсируемых постоянных времени, поэтому во всех случаях реализуется инвариантность по нагрузке с точностью до с , Динамические свойства любого линейного компенсационного контура совместно с прямым каналом действия момента могут быть в первом приближении)Р 6п кц 1 Р) Тр )Р+ 4 охарВетернзованы передаточной фуикуыэй ял-дэ фце Т,и- некоторая малая;некомпенсируемая постоянная времени контура, Х - коэффициент, 6 - показатель настройки компенсационного контура по статическому режиму, пропорциональный величине отклонс=ция Передаточного коэффициента контураЬХ от значения, соответствующего идеальной настройке. При идеальной настройкебОИз приведенных упрощенных выражений5можно выявить суть повышения эффективности.фильтрации компенсационным контуром измецений момента нагрузки, а следовательно,и повышения динамической точности систе 2 Омы, которая сводится к следующему; мак-симально возможному, уменьшению постоянной Т,ц, что равноценно максимальновозможному повышению быстродействия каналов компенсационного контура и обеспечению эффективной фнлжрации в области высоких частот; обеспечению стабильности передаточного коэффициента контура на уровне оптимального значения т.е. вынолцениюусловий, прн которых 6"о ) для обеспече- щния эффективной фильтрации в области низких частот.В связи с тем, чЖ передаточный коэффициент компенсационного контура может меняться в результате изменений ряда пара- якметров; изменения передаточного коэффициента преобразователя иэ-за нелинейностирегулировочной характеристики либо при отклонении напряжения сети, изменения сопротивлений щеток двигателя при изменении щотоха якоря, температурные изменения сопротивлений, эффективность компенсационногоконтура (особенно в низкочастотном спектре) оказывается низкой,если не принимаются специальные меры по стабильности передаточного коэффициента контура,Белью изобретения является повышениеточности системыДля этого система содержит последовательно соединенные фазовый дискриминатор 5 Ои регулятор коэффициенФа, выход которогосоединен с управляющим входом корректирующего звена, а входы фазового дискриминатора соединены с выходом датчика ускорения и выходом блока суммировании, 65На фиг. 1 приведена функциональнаяэлектрическая охема системы компенсациимомента нагрузки на валу электродвигателя; на фиг. 2 показаны амплитудные ифазовые характеристики, поясняющие зааи-4с:;,алость отклонений фазового сдвига 49 ца. частот (и регуляторцой составляющей ошибки системы от отклонения передаточного коэффициента контура 4 К. Система компенсации момента нагрузкисодержит: двигатель 1, объект 2, датчики-"скорэния объекта 3 и тока двигателя 4,блок суммирования 5, корректирующее звено 6, фазовый дискримчнатср 7, регуляторкоэффициента 8, блок управления 9 и испол.чтельный элемент 10,В;"доке суммированияф 5 фиг, 1) послемасштабных преобразований из сигнала пронорпчонального току двигателя вычитаетсясигнал пронорцнональный ускорению объекта. Разность сигналов. поступает на входкорректирующего звена 6 и через блок управления 9 и исполнительный элемент 10воздействует на якорную обмотку двигателя. Стабилизация передаточного коэффициента системы производится упутем измерения разности фаэ регулярных сигналов на выходе блока суммирования 5 и выходе дат- . чика ускорения 3 и коррекции по этой разности фаз передаточного коэффициента корректирующего звена 6. Отклонение передаточного коэффициента системы Ь К от оптимального значения приводит к ограничению уровня фильтрации вэзмушения и одновременно к отклонению разности фаз АЧ указанных выше сигналов. Сказанное поясняется фиг. 1. В предлагаемой системе стабилизация передаточного коэффициента на уровне оптимального значения производится автоматически путем применения фазового дискриминатора 7, выходное напряжение которого пропорционально величине ЬЧ и регулятора коэффциента 8, измеряющего передаточный коэффициент корректирующего звена по управляющему входу,Автоматическая настройка системы по низкочастотной регулярной составляющей момента нагрузки одновременно соответствует и оптимальной настройке в широком спектре воздействия. Система компенсации момента агрузки аа валу электродвигателя может быть использована в высокоточных системах.раэ- ного назначения, например в системах высокоточных металлорежущих станков, телескопов, ведущих валиков лентопротяжных механизмов, испытательных стендов, так как по сравнению с известными системвмл позволяет снизить ошибку регулирования в шесть раз.Составитель Л. ПтенцоваЛ, Бабич Техред Э. Чужнк Корректор А. Лакица ед 4/7 Тираж 10 ИПИ Государственнпо дел 113035, Москва,ЗЗго комм изоб каз 165 Подписноетета Совета Министров Сетеннй и открытийаушская нрд., 45 Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 формула изобретения Система компенсации момента нагрузки на валу двигателя, содержащая датчик тока, соединенный с первым входом блока управления, выход которого через исполнительный элемент подключен к якорной обмотке двигателя, датчик ускорения, подключенный ко входу блока суммирования, ко второму входу которого подключен выход датчика тока, выход блока суммирования через корректирующее звено соединен со вторым входом блока управленич, о тличаюшаяся тем,что,с целью повышения точности системы, она содержит последовательно соединенные Фазовый цпскриминатор и регулятор, коэффициента, выходкоторого соединен с управляюцнм входомкорректируюшего звена, д входы фазовогодискриминатора соединены с выходом датчика ускорения и выходом блока суммирования,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:ц 3 1, Б. Н. Менский "Принципы инварианъ- ности в автоматическом регулировании иупоавлении, М 1972 г. стр. 125,2. Авторское свидетельство % 3767516 05 В 11/01, 197 1