Система управления линейным двигателем постоянного тока

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11)980241(22) Заявлено 280581 (21) 3294121/24-07с присоединением заявки Мо(23 ПриоритетОпубликовано 07.12,82, Бюллетень Но 45Дата опубликования описания 07,1282 РМ.Кп.з Н 02 Р 7/62 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропривода промышленных роботов и манипуляторов, дозирующих устройств, транспортных средств, различных исполнительных механизмов автоматики.Известна система управления линейным двигателем постоянного тока, содержащая усилитель мощности, выполненный в виде тиристорного преобразователя, соединенный посредством распределителя с силовыми обмотками двигателя, датчики конечных положений якоря внутри силовых обмоток (датчики шагов), подключенные к распределителю и программный блок, представляющий собой схемы регулируемых задержек Фронтов управляющих импульсов и устанок выходного напряжения усилителя мощности. Система работает в режиме самокоммутации. Синхронизация импульсов управления в ней осуществляется автоматически от датчиков шагов, что обеспечивает нысокую эффективность использования двигателя по скорости днижения якоря и величине тягового усилия 1.Однако данная система управления характеризуется сравнительно невыУсокой точностью регулирования скорости движения якоря и Фиксации егов заданном положенииНаиболее близкой по техническойсущности к предлагаемой являетсясистема управления линейным двигателем постоянного тока, содержащаякоммутатор обмоток двигателя, связанный входами с датчиками шаговподвижного элемента и выходом усилителя мощности, подключенного входомк выходу элемента сравнения, соединенного одним своим входом с выходом блока многократного дифференцирования, связанного своим входомс входом блока задания и выходомдатчика перемещения подвижного элемента 12).Укаэанная система реализует управление скоростью двигателя с органиэацией скользящих режимов (высокочастотных автоколебаний), Наличиев системе высокочастотных колебанийприводит к снижению КПД и ухудшению 25 качества движения.Цель изобретения - повышение КПДсистемы,Постанленная цель достигаетсятем, что система управления линейным 30 двигателем постоянного тока, содержащая коммутатор обмоток двигателя,связанный входами с датчиками шаговподвижного элемента и выходом усилителя мощности, подключенного входом к выходу элемента сравнения,соединенного одним своим входом свыходом блока многократного дифференцирования, связанного своим входом с входом блока задания и выходомдатчика перемещения подвижного элемента, снабжена интегратором, суммирующим блоком, блоком компенсациии блоком сравнения, подключенным одним входом к выходу датчика перемещения подвижного элемента, а выходом через последовательно включенные интегратор, блок компенсации исуммируниоИй блок - к второму входуэлемента сравнения, причем второйвход суммирующего блока соединен свыходом блока задания.На чертеже изображена функциа-,нйльная схема системы управления линейным двигателем постоянного тока,Система управления содержит усилитель 1 мощности, через коммутатор2, соединенный с обмотками линейного двигателя 3, датчики 4 шаговподвижного элемента двигателя 3,подсоединенные к коммутатору 2, датчик 5 перемещения подвижного элемента, связанный с блоком б заданияжелаемого значения. старшей производной выходной величины и блоком 7многократного дифференцирования,подсоединейным через элемент 8 сравнения к усилителю 1 мощности, атакже последовательно соединенныемежду собой коммутирующий блок 9,блок 10 компенсации, интегратор 11,блок,12 сравнения и программныйблок 13, Блок 12 сравнения подключен также к выходу датчика 5 перемещения, а суммирующий блок 9 своимвыходом подсоединен к входу элемента 8 сравнения,Система управления работает следующим образом.При появлении на выходе программного блока 13 задающего сигналаХо(С) на выходе блока 12 сравнениявозникает сигнал РассогласованияХо-Х, который затем, пройдя черезблоки 9 - 11 совместно с сигналами,поступающими с выходов блоков б и 7участвует в Формировании управляющего воздействия на выходе элемента 8сравнения. Усиленный сигнал с выхода усилителя 1 мощности через коммутатор 2 поступает на одну из обмоток двигателя 3, Это приводит к формированию тягового усилия, обеспечивающего желаемое движение подвижного элемента двигателя 3 в соответствии с уравнением, задаваемымблоком б,Во многих случаях математическаямодель линейного двигателя постоян ного тока аппроксимируется системой обыкновенных дифференциальных уравнений третьего порядка (и = 3). Тогда старшей производной выходной величины Х является третья производная - Х, где Х - выходная величина системы - перемещение подвижного элемента двигателя .3. Таким образом311 блок б задания желаемого значения Х выполняет функцию блока задания желаемого уравнения движения системы , разрешенного относительно старшей производной выходной величины , Блок , б задания может быть выполнен , например , в виде усилителя постоянного . така с суммирующими входами, число которых равно числу выходов блока многократного дифференцирования 7 ,О (5 В этом случае желаемое уравнениедвижения конструируется в ниде Ю (Р)= Х(Р) Еочт (Р) )(о(Р) Рэ+д Ро,д р+д 40 45 Из (2) следует, что в этом случае движение системы подчиняется заданному (1).Астатизм первого порядка в рассматриваемой системе обеспечивается блоками 9 - 12, а передаточная функция системы записывается в видеУчитывая, что И.)О(Р) = И. (- получаемКо55 к е д(р)о о Р дР дР лр к 4 3 2, (з) 60 где Иор)- передаточная Функция блока 10; И(р) - передаточная Функцияблока 11; Ко - коэффициент передачиинтегратора 11.Выражение (3) Позволяет рассчи тать параметры блоков системы для 20 Х =АХ+АХ+АХ+ВоХ, (1)где А, А , А, Во - постоянные коэффициейты; Х - йредписанное значениеоовыходной величины на выходе блока 13Оценка производных при эТом определяется при помощи блока 7 многократного дифференцирования, инерционность которого характеризуетсяпередаточной Функцией И 1(Р),Передаточная функция системы управления нелинейным и нестационарным объектом по старшей производнойвыходной величины при большом коэффициенте усиления усилителя мощности 1 может быть описана выражением 35.У получения требуемого качества движения,Реализация в системе астатического непрерывного закона управления линейным двигателем постоянного тока по старшей производной выходной величины приводит к снижению потерь в стали и меди двигателя, величины потребляемой электрической энергии. Все это и приводит к повышению коэффициента полезного действия всей 10 системы управления в целом (ориентировочно на, 15-30). Система управления линейным двигателем постоянного тока, содержащая коммутатор обмоток двигателя, связанный входами с датчиками шагов подвижного элемента и выходом усилителя мощности, подключенного входом к выходу элемента сравнения,соединенного одним своим входом с выходом блока многократного дифференцирования, связанного своим входом с входом блока задания и выходом датчика перемещения подвижного элемента, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повьыения КПД, она снабжена интегратором, суммирующим блоком, блоком компенсации и блокомсравнения, подключенным одним входом к выходу датчика перемещенияподвижного элемента, а выходом черезпоследовательно включенные интегратор, блок компенсации и суммирующийблок - к второму входу элемента,сравнения, причем второй вход суммирующего блока соединен с выходомблока задания.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ряшенцев Н,А. и др. Системапитания, управления и защиты само настраивающейся многосекционнойэлектромагнитной машины возвратнопоступательного движения, В кн,:фСиловыеил 1 пульсные системы.Труды Всесоюзного совещания, ч.1,Новосибирск, 1969, с. 21-25,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке р 2714733/24-07,кл. Н 02 Р 7/62, 1980