Устройство для программного управления положением вала электродвигателя

(23)Приоритет ио делан изобретений и открытийОпубликовано 05,01.80. Бюллетень Рй 1 Дата опубликования описания 08,01,80(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ ВАЛА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Изобретение относится к области автоматического регулирования, а именно ксистемам стабилизации скорости электродвигателей с дополнительным регулированием фазового положения вала и можетнайти различное применение в автоматике,5в частности в устройствах, в которых необходимо обеспечить синхронное и синфазное вращение валов нескольких электродвигателей,Известны системы регулирования фазового положения вала электродвигателя1 1,2Первая из известных систем содержитгенератор эталонной частоты, выход кото 15рого через элементы постоянной задержкиподключен к нескольким контурам стабилизации скорости электродвигателей переменного гока, На валу этих электродвигателей имеется датчик скорости, которыйвыдает один импульс в блок сравнения заодин оборот вала. По этой причине стабильность мгновенной скорос;ч, а значити фазового положения вала, и высока, Желаемый фазовый сдвиг между двигателями получают с по мо щью эле м ен тов нос го янной задержки, а не автоматически, что также является недостатком системы,Вторая из известных систем содержит аналоговый контур стабилизации скорости, фазовый детектор, который генерирует аналоговый сигнал, пропорциональный разности фазовых положений валов двух электродвигателей, Этот сигнал подается на создающее напряжение устройство для изменения корректирующего сигнала, поступающего в контур по скорости, с целью более точной синхронизации вращения валов. В связи с использованием аналогового контура стабилизации скорости точность фазирования такой системы также низкая.Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство для программного управления положением вала электродвигателя, обладающее высокой стабильностью мгновенной скорости и точностью фазирования и содержащее последовательно соединенные3 708 фазовый дискриминатор, блок управления и электродвигатель, на валу которого установлены датчик скорости и датчик положения, выход датчика скорости соединен с одним иэ входов фазового дискриминатора, другой вход которого через делитель частоты подключен к выходу элемента ИЛИ, выход датчика положения соединен с первым входом триггера, второй вход которого подключен к выходу генератора 10 опорной частоты, а первый вход элемента ИЛИ подключен к одному иэ выходов генератора эталонных частот 31Недостатком данного устройства явля ется невозможность фазирования положения вала электродвигателя при низких скоростях или при низкой частоте опорных импульсов.20Цель изобретения - расширение области применения устройства, путем обеспечения возможности фвзирования положения вала электродвигателя относительнонизкочастотных опорных импульсов в широком диапвзоне скоростей,Поставленная цель достигается тем,что в устройство введены реверсивныйсчетчик, два алементв И, элемент задержки, формирователь импульсов и формиро- ЗОватель управляющего сигнала, выход первого элемента И подключен к суммирукщему входу реверсивного счетчика, выходвторого элемента И - к его вычитающемувходу и ко второму входу элемента ИЛИ, З 5первый вход первого алемента И непосредственно, а первый вход второго элемента И через элемент задержки подключены к соответствующим выходам генератора эталонных частот, вторые входы лерОвого и второго элементов И соединенысоответственно с выходом триггера и выходом формирователя управляющего сигнала, входы которого подключены к выходамреверсивного счетчика, а вход и выход 45формирователя импульсов подключены соответственно к выходу генератора опорной частоты и к обнуляющему входу реверсивного счетчика.На чертеже изображена схема устройства, содержащая алемент ИЛИ 1, делитель частоты 2, фазовый дискриминатор 3, блок управления 4, электродвигатель 5 (например, постоянного гока), датчик скорости 6, датчик положения 7, генератор эталонных частот 8, триггер 9, первый 10 и второй 11 элементы И, ревер 310 4 сивный счетчик 12, формирователь управляющего сигнала 13, элемент задержки 14, формирователь импульсов 15 и генератор опорной частоты 16.Устройство работает следующим образом.Генератор 8 подает три с табильные синхронизированные последовательности коротких импульсов (,),. Пусть на первый вход дискриминатора 3 поступают импульсы частотыи где 0 - коэффициент деления делителя 2. На другой вход дискриминатора 3 поступают импульсы с датчика 6,который должен генерировать дос та то чно большое чи спо импульсов эа оди оборот вала, Если частота импульсов - -на первом входе дискриминатора 3 больше, чем на втором, то напряжение на его выходе максимальное и скорость вращения вада электродвигателя 5 увеличивается. Если частота импульсов - меньше частотылимпульсов датчика 6, то. напряжение на выходе дискриминатора 3 равно нулю и скорость вращения вала уменьшается. В установившемся режиме вап апек гродвигатепя 5 вращается с такой скоростью, что частота импульсов с датчика 6 равна часготе, При атом аналоговое нвп 6ряжение на выходе дискриминатора 3 зависит от сдвига по фазе между сигналами, подаваемыми на его входы. Это напряжение через блок 4 так управляет электродвигателем 5, что фаза сигнала с датчика скорости следит за фазой сигнала нв входе дискриминатора 3, Такая рабога соответствует вхождению ввпа электродвигателя 5 в синхронный режим, однако фазовое положение вала относительно фазы частоты опорных импульсов 1 о 11 может быть произвольным, Дпя изменения фазового положения вала в устройстве ис- . пользуется метод дискретного изменения фазы, заключающийся в добавлении импульсов в последовательность импульсов частоты У , В результате чего фаза импульсов частоты внв входе дискриминаЯгора 3 изменяется в одном направлении дискретно на вградусов, Дискрет 360ность изменен я фазы и частота добавления 1 (фазировалия) выбираются такими, чтобы устройство не выходило иэ синхронизации по скорости и определяются экспериментально, Частота добавления определяет время фвзирования и зависит, в основном, от быстродействия электро10 15 20 содержащее последовательно соединенные фазовый дискриминатор, блок управления и электродвигатель, на валу которого установлены датчик скорости и датчик полО- жения, выход датчика скорости соединен с одним из входов фазового дискриминатора, другой вход которого через делитель частоты подключен к выходу элемента ИЛИ выход датчика положения соединен с первым входом триггере, второй вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, а первый вход элемента ИЛИ подключен к одному пз выходов генератора эталонных частот, о т. л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены реверсивный счетчик, два элемента И, элемент задержки, формирователь импульсов и формирователь управляющего сигнала, выход первого элемента И подключенк суммирующему входу реверсивного счетчика, выход второго элемента И к его .вычитеющему входу и ко второму входу элемента ИЛИ, первый вход 45первого элемента И непосредственно, а первый вход второго элемента И черезэлемент задержки подключены к соответствующим выходам генератора эталонных частот, вторые входы первого и второго 50элементов И соединены соответственно с вьходом триггера и выходом формировагеля управляющего сигнала, входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика, а вход и выход формирователя 55импульсов подключены соответственно к выходу генератора опорной частоты и к обнуляюшему входу реверсивного счетчике,5 70 двигателя. Датчик 7 выдает один импульс зе один оборот вала. Импульсы с этого датчика поступают на один из входов триггера 9, на другой вход которого но- ступают импульсы с генератора 16. По переднему фронту импульса опорной часготы триггер 9 устанавливается в единичное состояние, а формирователь 15 формирует короткий импульс, устанавливающий реверсивный счетчик 12 внулевое состояние. При этом элемент И 10 открывается и импульсы частоты заполненияпоступают на суммирующий вход счетчика 12. Частота заполнения Я выбирается такой, чтобы при максимальном фазовом рассогласовании в счетчике могло быть записано число М 11 , где М - число импульсов с датчика 6 за один оборот вала. Одновременно с суммированием импульсов частоты У 2 происходит считывание информации со счетчика 12 импульсами частоты , поступающим на его вычитаюший вход через открытый элемент И 11, Эти же импульсы поступают на второй вход элемента 1, изменяя фазовое положение вала электродвигателя 5. Через время, равное фазовому рассогласованию, на другой вход триггера 9 поступает импульс с датчика 7 и по его переднему фронту триггер 9 устанавливается в нулевое состояние, В результате элемент И 10 закрывается и импульсы частотына суммирующий вход счетчика 12 не поступают, а считывание информации по его вычитающему входу продолжается, При каждом появлении опорного импульса происходит уточнени е записанной информации в счетчике 12 о фазовом рассогласовании, Добавление импульсов, а значит и изменение фазового положения вала, происходит до тех пор, пока ;исло в счетчике 12 не станет меньше 1, после чего на выходе формирователя 13 устанавливается низкий уровень напряжения. При этом элемент И 11 закрывается, запрешая прохождение импульсов частотына добавление, и фазирование положения вала относительно опорных импуль сов заканчивается. Элемент задержки 14 необходим для того, чтобы импульсные последовательности частот 1 И У на выходе счетчике 12 и частот 3 И У на выходах элемента 1 не перекрывались во времени. Треб уемую скорость вращения вала электродвигателя устанавливают пропорциональным изменением фиксированных частот 4 и Г генератора 8. 8310 б В отличие от существующих систем такого типа данное устройство позволяет с высокой точностью фазировать положение вала электродвигателя относительно опорных импульсов кек в более широком диапазоне частот последних, тек и в более широком диапазоне скоростей, то есть обладает большими функционельными возможностями, Использование общего генератора в нескольких таких системахпозволит достичь синхронного и синфазно.го вращения электродвигателей между собой, Такая система меньше по габаритами легко перестраивается,Формула изобретения Устройство для программного управления положением вела электродвигателя,708310 Источники информации,принятые во внимание при экспертизеедак ТирГосудаделам изосква, Жаж 956 Подписноерсгвенного комитета СССРбрегений и открытий35, Раушская набд, 4/5 П Патент", г. Ужгород, ул, Проектная фили 8545/58 ЦНИИП по 113035, М2. Патент США3851238, кл, Н 02 Р 5/46, 1974.3, Танский Е, А, и др, Система стабип изации скорости с фазовым управлением и система фазирования прецизионного электропривода, -Л., ЛДНТП, 1971 (прототип).