Устройство для дистанционной передачи угла поворота задающего вала с масштабированием усилий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 9/06, 24/00 я)5 Н 0 И РЕТЕНИ ниверННОЙ ЮЩЕМ УСИтехни- повыласти содерю (ЗМ)5 О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Белорусский государственный уситет им.В.И Ленина(56) Авторское свидетельство СССРМ 1176425, кл, Н 02 К 29/06, 1984,Авторское свидетельство СССРМ 1617550, кл. Н 02 К 29/06, 27.05.85(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОП Е РЕДАЧ И УГЛА ПОВОРОТА ЗАДАГО ВАЛА С МАСШТАБИРОВАНИЕЛИЙ(57) Изобретение относится к электроке и автоматике, Цель изобретения -ш ение КПД и расширение обприменения устройства, Устройствожит исполнительную (ИМ) 2 и задающу 1 синхронные машины. При работе ИМ 2 имеет перпендикулярные магнитные поля ротора (Р) и статора (С) ввиду наличия обратной связи по положению ИМ 2. В ЗМ 1, подключенной параллельно ИМ 2 к одному коммутатору, угол между магнитными полями ее Р и С задается путем преобразования по закону арксинуса имеющимся в устройстве нелинейным преобразователем, причем магнитные поля Р обеих машин отклонены в проти".эположные стороны от магнитных полей их С, Введенный в схему интегратор 12 обеспечивает повышение точности, а вместе с соединенными по схеме реле 8, сумматором 6, сравнивающим элементом 5, блоком ",3 взятия модуля и тремя блоками умножения на + 1 обеспечивает работоспособность при изменении направлений моментов оператора и нагрузки и высокую динамическую точность. 3 ил..4 лвз(бртения " повь "вени-;.; КГД,рэсввР ие Облэ ти пр .,64 ис11 э 1(пред(4)эленс гаукгнэ 1схевмэ предлэгаемОГО у:тройс"ва; евафиГ. . - ев;,кт:)рны(в див гр к 4 Ы (э. нитныхГволей, паяснЯю(цие 8 ГО р 441)о(; нэ фиГ, ,5 . -момент ы хе:;4 эктервлст и к л (с 4,";ойства,Нэ фиг. 1 3 при(4 яты слв,(уашА 6 Обознач 8 ния: Ррл, Яр,з УГЛЫ ГГОВОаатэ ИСалнительнсгс: задающего вэлсв (Гютаоаэсинхрснны(мащлнв; т - угаяЮвараэ:лэ(нит";4 цх полей их стэтарэв (т - увал межумаГнитными полями роворэ и стэтОрэ исполнительной синхронной машины; У,-п, УнэГрузочны 6 мамэнты нэ задающем и исПОЛНИтЕЛЬНСМ ВалаХ; 1 Лз, 1 ВЛ - Вра(цаЮщИЕмоменты зевдаю(цей и испалнительноЙ си(4 ХраНнцХ МаШИН; Ф 4,з, Фз,л Ф: з: Фс.имагнитные гатаки ротора и стаорэ задающей и исполнительной синхрОнных машин,устройство (флг, 1) содержит соединенные с зад,:4(щим .:, Исполнительным валамизадающую 1 и исполнительную 2 синхронные машины, снабжен(ы 8 дэГч(хами п)лажения 3 и:1 задающего и исГолнитегьно(оВэлОВ 2 и 4, п 8 рВый двухвхадавый СрэвчиВОющий элемент 5, сумматор б, первый блок 7умножения нэ : 1, реле Б, Второ) и трет 4 лйблоки 9 и 10 уноженщ, нелинейный пр - .обраэователь 11, Вычисл(яюгдийугол а и)заданному о (ношениюи = М/1 ви, (1)ИН) Е рагаа 12 блоч 13 ВЭЕ в И;. МО 1 уяя Т 1)6(ВхОДОвыЙ 4 и Второй В(в(входавыв 45СРЕ(ВНИва(авие ЭЛ 8 ИЕНТЫ И Г 4 ОЛ ПРОВОДНИ"кОВУЙ каммутэтов 16, 4.сммут(врюа(Ции входпалупрОВОДникОВОГО комм",тэтард 15 СОэдинен с выходом сумматора 6, э вход, управляющий 68 личиной эыхз)ного такаВыходом Втброго двухвхадОВОГО сээнивэв)"щего элемента 15,устройство раева аът; г уЦ(вм бругловая ориентэцля ма.нитных полй стэторов обеих синхронных машин 1 и 2 ; ГЕСвметРИЧ 8 СКОМ СМЫСЛ 8 ОДИНаяава ес(4 считать оси роторов расгюложенными вдаль ОднОЙ Гв)ямой при СОВГен 4 и ччэл 0 че" тэ датчика(в 3 и 4 Г(О 4)О)(еввия. Од(лв(д 4(у",) Ориентироеванных От(484(,4 лтеввьнс роторов, Зэ счет Взэимод 8 йствия реле 8 и перва б вака 7 умножения в сумматоре б к показаниям датчика 3 положения задающего вала; рибавляется сигнал в +: а, Величина которага определяется сигналом с выхода нели 5 нейнага преабразовател" .1, а знакопределяется Знакам сиГнала с Выхода первого двухвходового сравнивающего элемента 5 "эким Образам, цтобы магнитные палястатарав были от;ло:ены на а ат мэгчит.0(а ПОЛЯ Фр.з РОТОРЭ ЗВДЭЮЩ 6 И СИНХРОНной мдшинь; 1 в СГОРанУ Ф(в.и (фиГ, 2 э), Г 1 РИэтом считают, ч(а В начальный момент уголмеждУ Фр,з " Ф 1 Оальше , дмплитУдьстэторных г.:484 л пр;,г;орцианэльнц в силупарэллельнага Включения обмоток синхронных мэгшин 1 и 2 и определяются рэссагГвэс)вэнИВИс., котора" отсчитывается от(валГжввие %; Где9 ос (2)э знак "+" определяется знаком сигнала свыхода первого двухвхадоваго сравниваюшего элемента 5, пос)упаю(Цего с вцходареле 8 на первый и второй блоки 7 и 9 умножения, т,е. Направлением нагрузочного момента Мн, в зависимости ат которогоар.з бУДЕт бОЛЬШЕ ИЛИ МЕНЬШЕиГри отключенном интегра"аре 12 моменть Гинхранных машин 1 и 2 выражаются3 П следу 4 ощим образам:Ми - Кл 4,з - лр,и);Мз = Кз (,сс 0 р.и)з 1 "в 2, (3)гДе Ки, Кз - каэффиЦиенты, опРеДелЯемцеканструкдией синхронных машин 1 и 2, приодинаковых двигателях К, = Кз,Очевидно, чта в рассматриваемой сисТ 8 МЕиКи/Кз, (4)и функЦианальныЙ пр 8 образавэтель 1с(5)РЭССОГЛЭСОВаЕ(ИЕ Ьа =-а, - 4(ри С ВЫ 45 хода трехв:(адова о сравнивающего элемента 14 и;)сву(вэет на входы интегратора 12и второго двухвходоваго соавнивающегоэлемента 1:в, При появлении некоторогорэссоГлэсаВэния ЛО г(аявляк)тся Вращающи 8 моменты в саотВ 6 СГзив с ура Вн 8 ниями5 О (3) и начинает увеличиваться модуль интеграла рассаГлэса)аниЯ нз выхад 8 блока 13.р(л этом с уче(ом работы ивгегратора 12,блока 13 Взггие Модуля и реле 8 выражениядля Вевэщэющих моментов можно Записать55 следуюЩим образам:и" и = Ки (4,(0 " Гтр.Б- 1 с 1 и (42;,3 (ф.и)х х(%в - ар , й,1;1 г 20 25 30 35 45 50 55 Мз = Кз ао ар.и) в 9 п (ард - арф) хх(а, - ар.,) сйт , (б) Из (6) видно, что при увеличении угламежду полями Фр и Фс,и больше 90,что соответствует возрастанию Мн, сигналмодуля интеграла на выходе третьего блока10 умножения имеет тот же знак, что и рассогласование Ла. Это приводит к росту ".течением времени сигнала на выходе блока13 и, следовательно, второго двухвхпдовогосравнивают.;его элемента 15 и возрастаниюнапряжения и тока в обмотках двигателей,т,е, М и М. Через .екоторое время в силуэтого ротор исполнительной "инхранноймашинь; 2 возврагцается в исходное положение или (при движении Фь з ) угол междуФ. и Фс.и снова становигся равным 90,что приводит к выполнению соотнав:енияи = Ми/Мз - Мн/Моп. (7)Если Мн уменьшится, то угол междуФ,и и Фс.и становится меньше 90 О, азнак интеграла рассогласования останется прежним, т.е, будет уже противоположен знаку Ла, что приводит куменьшению Фс.з, Фс.и и увеличениюугла между Фр.и и Фс.и дс 90.При изменении знака М, угол междуФи и Фс.и начинает уменьшаться, а расогласование Ла растет в силу отсчетаего от ао из (2). Однако знак интеграларассогласования на выходе третьего блока10 умножения противоположен знаку Ласледовательно, амплитуды статорных палейуменьшаются (фиг, 2 б). Под действием М,через определенное время поляф.и и Фр.з совпадают (так как амплитудаФс.и из-за действия интегратора 12 уменьшается) и знак ( ар.з - ар.и ) на выходе первого двухвходового сравнивающегоэлемента 5 изменяется, что приводит к переключению реле 8 и отсчету рассогласования от нового ао по (2), При этом из-заописанного взаимодействия блоков 12. 13,10 и 15 с блоками 8 и 14 под действием Мугол Йр.з (2 р и растет и через некотороевремя становится равным а+ 90 О,При изменении и и, следовательно, изменении а по ( 5) в схеме происходят процессы, полностью аналогичные описанным,как и при изменении ар оператором (т.е.при изменении Моп),Фиг. 3 иллюстрирует необходимость использования интегратора 12 и блоков 13, 10и 15 его включения, Кривая 1 показываетзависимость Мот угла между Фь.и и Фс,и,прямая 2 - рассогласование Ла, лучи 2и 2 - его модуль, а кривая 3 - зависимостьМи от Ьа . Из фиг, 3 видно, что без интегратора 12 момент был бы крайне мал и соотношение (7) не выполнялось бы,Благодаря изобретению оператор получает возможность менять коэффициент масштабирования отражения нагрузочного момента и, кроме того, повышается точность дистанционной передачи угла и отражения нагрузочных моментов, Улучшается также энергетика системы за счет использованя обычно более мощной, чем задающая, исполнительной синхронной машины с максимальным КПД, так как Ф,и и Ф;,и перпе дикуля рн ы.Рассогласава -ие вачов в ( а+ 90 О) при рабате не ощущается за счет поддержания его неизменным при постоянном и и благодаря адаптивным возл 1 ажнастям целовекааператора, исгользующега ви:.уальную обратную связь, Кроме тога, при использовании синхронных машин с несколькими парами полюсов ротора в реальных системах с редуктором передаточнсе число которого 100-200, рассогласование составляет сравнительно небольну;о величину,Устройства характеризуется простотой реализации отдельнь х блокоз как в аналоговой, тах и в цифровой форме. Например, нелинейный преобразователь коэффициента масштабирован, г может быть выполнен в виде постоянного запоминающего устройства, а умножение на "- 1 эквивалентна подаче на выход прямого либо ичвертированнага значения входно.о сигнала Формула и -обретения Устройство для дистанционной передачи угла поворота задающего вала с масштабированием усилий, содержащее укрепленную на задающем галу синхронную машину с первым датчиком положения, исполни 1 ельную синхронную машину с вторым датчикам положения, полупроводниковый коммутатор с коммутирующим и управляющим величиной тока входами, два двухвходавых и адин трехвходовый сравнивающие элементы, реле, нелинейный преобразователь коэффициента масштабирования, интегратор, сумматор, три блока умножения на, блок взятия модуля, блок уставки угла сдвига, при этом к выходам коммутатора параллельно подключены обм, тки статаоав синхронных машин, выходы датчиков положения соединены с входами первого двухвхадового сравнивающего элемента, выход ка-,араго подключен к входу реле, выход последнего связан с первыми входами трех блоков умножения, выход первого блока умножения соединен с пер, ОМ ЩОРС Р 2 Составитель В. НиканороТехред М,Моргентал Редактор А. Огар орректо Заказ 4550 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, М(-35, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,вым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого датчика положения, а выход - к коммутирующему входу полупроводникового коммутатора и первому входу трехвходового сравнивающего элемента, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, при этом с выходом второго датчика положения связан вычитающий вход трехвходового сравнивающего элемента, выход которого подключен к первому входу второго двухвходового сравнивающего элемента и через последовательно соединенные интегратор и блок взятия модуля к второму входу третьего блока умножения, выход которого соединен с вторым входом второго сравнивающего элемента, выходом под ключенного к управля ющему входуполупроводникового коммутатора, о тл ичающеесятем,что,сцелью повышения КПД и расширения области применения, блок уставки угла сдвига подклю чен к второму блоку умножения, а выходнелинейного преобразователя коэффициента масштабирования - к первому блоку умножения.