Устройство дистанционной передачи угла поворота задающего вала

(57) Изобретениеке и автоматике.шение точности На фиг, 1 ная схема устр векторные диаг ясняющие прин зависимость м согласования в ункциональ- -5 показаны х полей, по; на фиг, 6 - от угла расредставлена ф йства; на фиг. 2 раммы магнитн цип его действи мента машины лов. е описания приняобозначения и соНа чертежах и в теты следующие условн кращения: аа - углы повополнительного валов; Ьа- рассогласов овышение точноых моментов на цион ной передаго вала, а также х характеристик ота задающего е валов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Аронов Я.И. Некоторые принципы построения безусилительных систем управления электромеханическими манипуляторами, В кн,: "Механика машин", М,: Наука, 1969, вып. 27-28, с,56 - 62.Андреенко С.М., Ворошилов М.С., Петров Б,А. Проектирование приводов манипуляторов, Л,: Машиностроение, 1975.Авторское свидетельство. СССРВ 1617550, кл, Н 02 К 29/06, 27,05.85.(54) УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОЙ ПЕРЕДАЧИ УГЛА ПОВОРОТА ЗАДАЮЩЕГОотносится к электротехниЦель изобретения - повы-.отражения нагрузочных Изобретение относится к электротехнике и автоматике и может быть использовано в устройствах дистанционной передачи угловых перемещений в следящих системах двустороннего действия с силомоментным очувствлением,Цель изобретения - и сти отражения нагрузочн задающем валу и диста чи угла поворота задающ улучшение энергетическ устройства. Ы 1690110 моментов на задающем валу и дистанционной передачи угла поворота задающего вала, а также улучшения энергетических характеристик, Устройство содержит соединенные с задающим и исполнительным валами задающую 1 и исполнительную 2 синхронные машины с датчиками 3, 4 положения роторов соответственно, сравнивающий элемент 5, сумматор б, блок 7 умножения на "О" и "1" и реле 8 инвертирования магнитных полей статоров при изменении знака рассогласования, Улучшение энергетических характеристик достигается благоцаря использованию обратной связи по положению от датчика обычно более мощной исполнительной синхронной машины, вследствие чего она работает с максимальным КПД ввиду перпендикулярности магнитных полей ее ротора и статора. У задающей же синхронной машины 1 угол между магнитными полями ротора и статора зависит от момента нагрузки, а амплитуда статорных полей пропорциональна рассогласованиа валов, 7 ил.35 г 0 45 50 р- угол между векторами магнитных потоков ротора и статора задающей синхронной мавины;Лам - рассогласование валов, при котором вращающий момент задающей синхронной машины максимален;43, Фи, фсз, %и - векторы магнитных потоков роторов и статоров задающей и исполнительной синхронной машин соответственно;Мои, Мн - нагрузочные моменты на задающем и исполнительном валах, соответственно;Мз, Ми - вращающие моменты задаощей и исполнительной синхронных машин",СМэ, СМи- задающая и исполнительная синхронные машины,Устройство содержит соединенные с задающим и исполнительным валами задающую 1 и исполнительную 2 синхронные машины, снабженные датчиками положения роторов задающей 3 и исполнительной 4 синхронных машин (СМ), сравнивающий элемент 5, сумматор б, блок 7 умножения на "О" и "1", реле 8 и полупроводниковый коммутатор (ППК) 9. К выходам коммутатора 9 параллельно и встречно подключены соответствующие обмотки СМ 1 и СМ 2.Устройство работает следующим образом.В режиме покоя задающего и испольнительного валов поддействием Моп и Мн имеет место некоторое рассогласование Ла (фиг. 2), которое выявляется сравнивающим элементом 5 по сигналам датчиков 3 и 4 положения. Это рассогласование поступает на управляющий величиной тоха вход полупроводникового коммутатора 9, задавая, например, глубину модуляции фазных напряжений в обмотках синхронных машин 1 и 2, т.е. величины потоков статоров Фз и Фи фиг, 2), Взаимная Ориентация магнитных потОков для упрОщения пОказа" на при расположении осей обеих синхронных машин вдоль прямой АА и совпадении1начал отсчета датчиков положения 3 и 4 (прямые "0" на фиг. 2). При этом %з и ФЫ Направлены встречно, Поток поля роторй исполнительной синхронной машины Фи всегда перпендикулярен Ф,и а силу использования обратной связи с выходом датчика 4 через сумматор б, подключенной к коммутирующему входу ППК 9. Между ф и Фи при этом оказывается уголу+а Вращающие моменты на валах обеихсинхронных машин 5 10 15 20 25 30 Мз- Кз брасов Ла ,Ми= Ки Ьагде Кз, Ки - коэффициенты, определяемыеконструкцией синхронных машин,Отношение моментов в статике):Мз Мп К соз Ьа Ми Ми КиИз (2) видно, что отношение моментов практически постоянно (т.к. соз Лафф 1 в некоторой области Ла =О),На фиг, б показана зависимость Мз от Ьа при изменении его от - 90 до+90 кривая 3). Кривая 1 показывает зависимость Мз от Ьа при максимальном напряжении на обмотках хосинусоидальная зависимость), Прямая 2 показывает зависимость сигнала х на выходе сравнивающего элемента 3 от Ла. Рабочая область рассогласований Ьа в системе при этом органичена значениями Лам и Лам . Прямая 4 показывает зависимость Ми от Ла.Видно существование достаточно большой области значений Ла, где и практически постоянно. В зависимости от мощности исполнительной синхронной машины наклон прямой 4 может меняться, С ростом крутизны прямой 2 точность отражения момента на задающем валу растет. Кроме того, максимальное рассогласование исполнительного и задающего валов не превышает Лщ , что по сравнению с прототипом. где Ьа90, дает выигрыш а точности,Если М в силу каких-либо причин возрастает, ротор приходит и движение в стороку увеличенйя Л а, П ри этом по 1) изменяются Мз и Ми если абаз = сопзт), Устанавливается равновесие с новым Ла, При уменьшении М вследствие аналогичных процессов уменьшается и Мз.Блоки 6-8 служат для инвертирования магнитных потоков статаров двигателей за счет добавления к текущему сигналу датчика 4 положения сигнала, эквивалентного Электрическому углу 180. Это необходимо при изменении знака Ми для обеспечения симметричного отражения моментов, чего нет в прототипе. При изменении знака М, Ла уменьшается до "О" и меняет знак. При этом изменяется сигнал на выходе реле 8, и на втором входе сумматора 6 появляется сигнал О либо 180, в зависимости от предыдущего зиака Ла, при зтом потоки статоров Фсз ИФь инаертируются, Чс и М, меняют знак (см. фиг, 3 и б), и в дальнейшем устройство работает описанным выше Обра 1690110При изменении М (например, увеличении) увеличивается Ла, что приводит к изменению Мс и Ми по (1) и, если Мн = сопзт, повороту ротора исполнительной синхронной машины 2 и вместе с ним Жз, Фь и 5 уменьшению Ми и Мз и т.дт.е. происходит дистанционная передача угла поворота,Сумматор 6 может быть выполнен на операционном усилителе, блоки 7 и 8 - на одном операционном усилителе с разомкну той обратной связью, на выходе которого включены диод и делитель напряжения для формирования величины в 180. При использовании цифровых датчиков положения ротора блоки 5 и 6 могут быть 15 выполнены на комбинационных сумматорах, блок 7 - в виде логических схем И, первые входы которых соединяют с выходом реле 8, а на вторые подаются логические "0" и "1" для получения кода 180, 20Таким Образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности ди станционной передачи угла поворота задающего вала, повышение точности отражения нагрузочных моментов на задающем 25 валу, а также улучшение энергетики системы за счет работы более мощной, обычно исполнительной, синхронной машины с наиболее высоким КПД при перпендикулярности Фи ифы ). Зтот положительный 30 эффект достигается за счет встречного параллельного включения обмоток синхронных машин 1 и 2, управления положением потоков их статоров от датчика 4 положения исполнительной машины 2 и инвертирова- З 5 ния магнитных полей их статоров при изменении знака рассогласования Ла, для чего в схему введены последовательно соединенные реле 8, блок 7 умножения на "0" и "1" и сумматор 6, добавляющие з зависимости от знака Ьа 0 либо 180 к сигналу второго датчика 4 положения. формула изобретения Устройство дистанционной передачи угла поворота задающего вала, содержащее укрепленную на задающем валу синхронную машину с первым датчиком положения, исполнительную синхронную машину со вторым датчиком положения, полупроводниковый коммутатор, сравнивающий элемент, ко входам которого подключены выходы первого и второго датчиков положения, при этом обмотки синхронных машин включены параллельно и подсоединены к выходу полупроводникового коммутатора, сумматор, реле и блок умножения, один из входов которого соединен с выходом реле, второй с блоком уставки угла, а выход - с одним из входов сумматора, выход которого подключен к коммутирующему входу полупроводникового коммутатора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности отражения нагрузочных моментов на задающем валу и дистанционной передачи угла поворота задающего вала при одновременном улучшении энергетических характеристик, второй вход сумматора подключен к выходу второго датчика положения, выход сравнивающего элемента - на управляющий вход коммутатора, а обмотки синхронных машин соединены встречно.1690110 Фр Составитель В,НиканорТех е М.Мо гентал дактор Т.Федотов Р А р Корректор М.Дем аказ 3822 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 и ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент" гарина, 101 горо