Устройство для управления двухпакетным шаговым электродвигателем

0 П И С А Н И Е ц 1752728ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 14.03.77 (21) 2462207/24-07с присоединением заявкиН 02 Р 8 Государственнын коми риоритет 43) Опубликовано 30.07,80. Бюллетень2845) Дата опубликования описания 30.07.80, Ивоботенко, Г. А, Мелкумов, , Булаев и А, А. Барабанщико Заявител Московский орд Ленина энергетический инсти(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХПАКЕТНЫМ ШАГОВЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМда вы бес э ото- заИзобретение относится к электротехникеи может быть использовано в системах управления электрическими машинами,Известно устройство для управлениядвухпакетным шаговым электродвигателем, 5содержащее распределитель импульсов иусилитель мощности 1,Наиболее близким по технической сущности является устройство для управлениядвухпакетным шаговым электродвигателем, 10содержащее подключенные выходами к обмоткам двигателя два усилителя мощности,соединенные входами с выходами распределителя импульсов 2.Известные устройства не позволяют опечить быстрое подавление колебаний рра электродвигателя после отработкиданного перемещения, что снижает быстродействие и точностные показатели приводас щаговыми двигателями. 2Указанные колебания ротора шаговогодвигателя обусловлены избыточной энергией, вводимой в двигатель с целью получения максимального быстродействия, Амплитуда и время затухания этих колебаний возрастают с увеличением частоты команд, степени форсирования электромагнитных процессов и с уменьшением нагрузки.Целью изобретения является повышениебыстродействия и точности отработки за- д нного перемещения двухпакетным шагом двигателем.Цель достигается тем, что в устройство для управления двухпакетным шаговым электродвигателем, содержащее подключенные выходамп к обмоткам двигателя два усилителя мощности, соединенные входами с выходами распределителя импульсов, введены блок выделения и преобразования ЭДС ц блок переключений, включенный между выходами распределителя и входами одного цз усцлцтелей мощности ц связанный своими потенциальными входами с выходами второго усцлцтеля мощности через блок выделения и преобразования ЭДС.Такое выполнение устройства обеспечивает эффективное демпфирование колебаний ротора шагового электродвигателя после отработки серии импульсов, что повышает быстродействие ц точность отработки перемещения.На фцг. 1 показана структурная блоксхема предлагаемого устройства; на фиг.2 - функциональная блок-схема блока переключений применительно к двухпакетному шаговому двигателю, имеющему четыре фазы в каждом пакете; на фцг. За, б, в и г - векторные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства при различных комбинациях включенных фаз.45 50 55 60 65 3Устройство для управления (см. фиг. 1) содержит распределитель 1 импульсов, усилители 2 и 3 мощности, двухпакетный (пакеты 4 и 5) шаговый электродвигатель 6, блок 7 выделения и преобразования ЭДС, блок 8 переключений с шиной 9 управления.Блок переключений (см. фиг. 2) содержит четыре логических элемента И 10, четыре логических элемента ИЛИ 11, четыре пнвертора 12 и четыре логических элемента И 13.Устройство работает следующим образом,Во время отработки программного перемещения на шину 9 блока 8 переключений (см. фиг, 1) подается логический О, например, от задатчика программы движения, который запирает логические элементы И 10. На выходе элемента И 10 также имеется логический О, который не оказывает логического воздействия на элемент ИЛИ 11 и, одновременно преобразуясь в инверторе 12 в логическую 1, разрешает прохождение команд от распределителя импульсов через элемент И 13. Таким образом, во время отработки программы сигналы от блока 7 не поступают на обмотки пакета 5 двигателя, которые коммутируются только импульсами от распределителя импульсов по цепи: выход распределителя 1 - элемент ИЛИ 11 - элемент И 13 - вход усилителя 3 мощности.После окончания программного перемещения блок 8 переключений обеспечивает возможность управления обмотками пакета 5 шагового двигателя от блока 7 выделения и преобразования ЭДС. На вход блока 7 поступает напряжение с ортогональных обмоток 1 и 11 пакета 4 (см. фиг. 3, а), переменная составляющая которого представляет собой ЭДС вращения.Физическая основа работы предлагаемого устройства состоит в том, что ЭДС обмоток 1 и 11 - Е 1 и Ец несут в себе информацию о положении и скорости ротора: Ю аз Ю ИуЕ= -- = - . - = ш Н Ю а 7 Ю где а - мгновенная скорость ротора;- потокосцепление обмотки; О - положение ротора, Учитывая, что электромагнитныйфч момент М=т - , можно при постоянноиНскорости вращения и установившихся токах в обмотках (ж=сопз 1, ю=сопз 1) считать, что Е (У) =М(О), т. е. ЭДС обеспечивает информацию о моменте. После отработки программы устойчивое положение, где должен зафиксироваться привод, определяется точкой устойчивого равновесия на характеристике М (О). Момент, действующий на ротор, зависит при этом только от положения, что приводит к затухающим 5 10 15 20 25 30 35 40 4колебаниям относительно устойчивой точки с начальной амплитудой 6 (л.Эффект демпфирования обеспечивается, если электромагнитный момент поставлен в зависимость от положения и направления вращения, Это достигается тем, что включенные обмотки пакета 4 остаются под током, а обмотки пакета 5 (Г, 1 Г, 111, 17) переключаются полным напряжением источника. При этом момент действует всегда против направления вращения, если переключение обмоток пакета 5 осуществляется по сигналам ЭДС в некоммутируемых измерительных обмотках 1 и 11. Знак ЭДС обмоток 1 и 11 позволяет определить с точностью до квадранта на фазовой плоскости (О, в) положение и знак скорости ротора. На фиг. 3 а, б, в, г показаны четыре возможных ситуации и требуемое включение в каждой ситуации обмоток Г, 11, 111, 1 Ч.Направление результирующего вектора о показывает положение искусственно смещенной в результате переключения обмоток 1, 11, 111, 1 Ч точки устойчивого равновесия пакета 5. В моменты времени, когда скорость и ЭДС равны нулю, схема восстанавливает основную комбинацию включенных обмоток, соответствующую заданной точке останова.Блок выделения и преобразования ЭДС формирует из синусоидальных сигналов ЭДС обмоток 1 и 11 импульсы управления, поступающие затем по четырем каналам через блок переключений на обмотки пакета 5 шагового двигателя.Данное устройство, осуществляя управление процессом торможения, существенно умсп. лает свободные колебания двигателя в про.,ссе остановки, что повышаст быстродействие привода и точность отработки заданного перемещения. Формула изобретенияУстройство для управления двухпакетным шаговым электродвигателем, содержащее подключенные выходами к обмоткам двигателя два усилителя мощности, соединенные входами с выходами распределителя импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности отработки заданного перемещения, в него введены блок выделения и преобразования ЭДС и блок переключения, включенный между выходами распределителя и входами одного из усилителей мощности и связанный своими потенциальными входами с выходами второго усилителя мощности через блок выделения и преобразования ЭДС. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР544086, кл. Н 02 Р 8/00, 1975.2. Патент США3500156, кл. 318-138, 10.03.70,752728 Е и Составитель 3. ГорнииРедактор А. Купрякова Техред А. Камьпнникова Корректор А. Степанова ппография, пр. Сапунов Заказ 1461/13 Изд.389 Тираж 798НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретени113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписнооткрытий