Способ определения положения ротора шагового двигателя

дится методом компенсации. Для этого формируются напряжения, равные по величине и противоположные по знаку указанным составляющим. Если член 1 к(г) К, компенсируется достаточно5 точно. так как значение КФ само по себе мало и мало изменяется, то точд 1 к И) ,ная компенсация чпена Е ккрайкйт . не затруднительна из-за большой величины индуктивности обмотки двигателя и ее сильной зависимости от воздушного зазора между ротором и статором двигатЕля, а также от уровня и часто ты в обмотке.В данном способе синусно-косинусные токи в обмотках двигателя 1делают ступенчато-изменяющимися. Тогда член Ь в в - в момент скачкасПкпринимает некоторое максимальное значение, а затем экспоненциально уменьшается до нуля, максимально приближаясь к нему перед очередным скач ком тока. Поэтому напряжения на обмотках двигателя измеряют в моменты перед скачком тока и запоминают их до следуюшего аналогичного момента. Этим обеспечивается исключение чг:енай 1(е).Ь "из суммарного сигнала с об- к Демоток определяемого выражения (1). Затем обычным методом компенсируютв полученных сигналах член 1 (1:). Кк и выделяют тем самым искомые сигналы Э,ПС Е .Для аналого-цифровой обработки таких ступенчатых синусно-косинусныхсигналов используют операцию компенсационного следяшего аналого-цифрового преобразования с фильтрапией высокочастотной составлякшей и интегрированием сигнала ошибки. Таким путем можно обрабатывать ступенчатые входные синусно-косинусные сигналы и тем самым реализовать высокук точость предлагаемого выделения сигналов ЭДС и в конечном счете достичьувеличения точности всей цепи перемещение ротора - аналоговые сигналыЭДС - цифровой код. Согласно этомуметоду один из сигналов ЭДС Е, =Е Г(г.) вп с 1) умножают на сов р(ц),оа другой сигнал Е= Е Г(1:) соэ Ы -она вп(ц), где Г - ступенчатая Фун 1 сция, Е - амплитуда сигналов ЭДС, Ы- положение подвижной части двигателя в Функции времени, р(ц)дискретный аргумент, Формируемый по выходному коду Б, являющемуся конечным результатом цифроаналоговой обработки.Затем получают разностный сигнал ошибки ц, равный ц Е, Г(г) вд.паЯй) совр(ц) сов,(1) . в з.пр(ц)Е, К(О впГ - р(цЦ(2) Аргумент р(ц) изменяют в зависимости от сигнала ц так, чтобы сигнал ошибки ц стремился к нулю. В этом случае с(1;) = р(ц), а выходной код М является цифровым эквивалентом преобразуемого параметра ,й),При изменении параметра 4(1) во времени в таком методе код И будет "отслеживать" его значение, постоянно компенсируя через изменение сигнал ошибки цюУстройство для реализации предлагаемого способа состоит из блока 1 возбуждения двигателя 2, блоков 3 и 4 хранения аналоговых сигналов, регуляторов 5 и 6 напряжения аналоговых сумматоров 7-9, аналого-цифровых перемножителей 10 и 11, Фильтра 12, интегратора 13, преобразователя напряжение - частота (ПНЧ) 14, блока 15 знака, реверсивного счетчика 16 и синусно-косинусного цифрового преобразователя 17. Блок возбуждения двигателя имеет три входа управления (Вх.1, Вх,.2 и Вх.3) режимом .движения двигателя, соответственно с помощью задания максимума 1 тока запитки, Фазовой скорости движения ы и интерваламежду ступеньками тока. Если блок возбуждения двигателя выполняется по схеме с внешней токовой обратной связью, то он имеет еше два входа (Вх.4 и Вх.5) для подключения к резистора обратной связи Ки К , включенным в цепь эа" пктки обмоток двигателя (укаэанные цепи показаны на чертеже пунктиром). Токовые выходы вых.1 и вых,2 блока 1 подключены к обмоткам двигателя 2.и информационным входам блоков 3 и 4 хранения аналоговых сигналов, Синхронизирующий вых.5 блока 1 соединен с управляющими входами блоков 3 и 4, выходы которых подключены к одним из входов сумматоров 7 и 8. Вых,3 и 45 159 блока 1 через регуляторы 5 и 6 свя- заны сдругими входами сумматоров 7 1 и 8. Выходы сумматоров 7 и 6 связаны с аналоговыми входами перемножителей 10 и 11, цифровые входы которых связаны соответственно с синусным и косинусным выходами преобразователя 17, вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика 16. Выходы перемножителей 10 и 11 соединены с выходами сумматора 9, выход которого через последовательно включенные фильтр 12 и интегратор 13 связан с входом преобразователя 14 и блока 15 знака. Выходы последних соединены соответственно с тактовыми и знаковым входами реверсивного счетчика 16.Устройство работает следующим образом.Двигатель 2 с двумя ортогональными обмотками запитывают от блока 1 возбуждения двумя ступенчато изменяющимися синусно-косинусными токами.Далее выделяют сигналы ЭДС Еи Е(1) из суммарного напряжения П, и П на обмотках двигателя в дискретных точках. Для этого напряжения П, и Б с обмоток двигателя подают на информационные входы блоков 3 и 4 хранения. На входы управления этих блоков подают сигнал синхронизации с вых.5 блока 1. Этот сигнал представляет собой короткий импульс, по которому происходит запись напряжений П и Б в блоки хранения.В результате записи на выходе блоков 3 и 4 хранения появляются напряжения Б и П в момент записи. момент зааписи, т.е, момент поступления импульса синхронизации с блока 1, непосредственно предшествует очередному скачку тока в обмотках двигателя. Таким образом, с помощью элементов аналоговой памяти в виде блоков 3 и 4 Формируют исходные ступенчатые сигналы, равные напряжениям на обмотках двигателя в воменты перед скачком то" ков запитки и сохранявшие свое значение между этими моментами.Вычитают из исходных ступенчатых сигналов сигналы, равные падению напряжения от тока запитки на внешнем активном сопротивлении цепи запитки. Для этого на вых.3 и 4 формируют напряженияП = Б Ю(С)з 1 пуТИ) созИ4672 6где По = И , 1 - постоянный коэффициент.Пропускают эти сигналы через регуляторы 5 и 6 н устанавливают на их 5выходах напряжения, равныеБ 1, = 1 В., Г(1) зхпсо иПрг = оВ 1 Х(С) -созе 110Сигналы ЭДС Е (С) и Е(Е) получаютна выходе сумматоров 7 и 8 после вы"читания сигналов с блоков 3, 5 и 4,6 соответственно.По полученным ступенчатым синуснокосннусным сигналам ЭДС Еи1Е (й) определяют цифровой код положения ротора путем компенсационногоследящего аналого-цифрового преобразования с Фильтрацией высокочастотной составляющей и интегрированиемсигнала ошибки. Для этого подают сигналы ЭДС на аналоговый вход перемножителей 10 и 11. На цифровые входы 25 перемножителей поступают коды с синусно-косинусного преобразователя 17,на вход которого поступает циФровойкод Б с реверсивного счетчика 16. Вкачестве преобразователя может бытьиспользовано любое постоянное программируемое запоминающее устройство ссинусно-косинусной прошивкой, Полученные после перемножения сигналы свыходов перемножителей 10 и 11 вычитаются аналоговым сумматором 9. В результате на выходе сумматора получают сигнал ошибки. После фильтрациии интегрирования сигнала ошибки блоками 12 и 13 он поступает на входы 40 ПНЧ 14 и блока 15 знака. В зависимости от знака и значения сигнала ошибки реверсивный счетчик осуществляетизменения кода Я. на его выходе. Этоизменение делают таким, чтобы сигнал ошибки на выходе, блока 9 при изменении И стремился к нулю. В этомслучае по цифровому коду И на выходе реверсивного счетчика определяюттекушее положение ротора двигателя.Таким образом, предлагаемый способпо сравнению с известным позволяетповысить точность определения положения ротора двигателя и обладаетпо сравнению с ним рядом преимуществ.При увеличении точности расширяется и диапазон допустимых скоростейдвижения ротора, так как точность выделения и обработки сигналов ЭДС независит от их уровня и частоты.1594672 Составитель В. АлфимовЛазоренко Техред М,Дидык Корректор С Черниг,едакт Заказ 28 Тираж Подписноеетениям и открытиям при ГКНТ Сшская наб., д. 4/5 ВНИИПИ Государственного 113035омитет по изо осква, Ж, Р твенно-издательский комбинат Патент , г.ужгород, ул. Гагарина,1 роиз Обеспечивается возможность точного определения положения ротора ши.рокого класса двигателей, имеющих большую и непостоянную величину ин 5 дуктивности обмоток (например, ппанарного шагового двигателя на воздушной подушке).. Существенно упрощается реализующее способ устройство при резком 10 сокращении в нем числа необходимых регулировок - всего до двух.Исключаются грубые случайные ошибки определения положения ротора, т.е. увеличивается помехозащищенность за 15 счет наличия эФФекта усреднения конечного результата.Ф о р м у л а и з о б р е т енияСпособ определения положения ротора шагового двигатепя с парами орто О гонально расположенных обмоток, включающий питание одной обмотки в паресинусоидальным, а другой - косинусоидальным токами, выделение на каждойобмотке ЭДС движения и преобразованиеих в цифровой код, о т л ич а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, упомянутые токи изменяют скачками, ЭДС движения выделяютв моменты времени, предшествующиескачкам, вычитают.из них падения напряжения на активном сопротивленииобмоток и результаты преобразуют вциФровой код посредством нелинейногокомпенсационного аналого-цифровогопреобразования с фильтрацией и интегрированием ошибки.