Позиционный привод

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 1104.78 (21) 2 б 04435/18-24с присоединением заявки йо(51) М. Кл. Я 05 В 19/33 Государствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(54) ПОЗИЦИОННЫИ ПРИВОД Изобретение относится к автоматикев частности к автоматизированномуэлектроприводу, и может быть использовано для позиционирования различных объектов, например для подачи материала автоматических линий поперечного раскроя рулонногопроката.Известен цифровой позиционныйпривод, содержащий счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь,регулируемый двигатель и включенныйна вход счетчика импульсов датчикимпульсов перемещения. Привод осуществляет позиционирование объекта. 15Величина пути задается числом,вводимым предварительно в счетчикимпульсов 11Однако этот привод обладает недостаточной точностью и быстродействием, так как в нем не учитываетсявлияние изменения передаточного отношения кинематической цепи, имеющего место при широком диапазоне скоростей привода, на степень приближения действительной кривой сниженияскорости двигателя к задаваемой.Наиболее близким к изобретениютехническим решением является пози.ционный привод, содержащий соединен ные последовательно счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, Функциональный нелинейный преобразователь, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, задатчик скорости двигателя с ограничителем, элемент сравнения усили.тель мощности, двигатель и тахогенератор,выход которого связан с вычитающим входом элемента сравнения, а вход - со входом датчика импульсов перемещения, выход которого подключен ко входу счетчика импульсов. В этом приводе для различных механических ступеней регулирования скорости привода выбирается соответствуювий коэффициент передачи цифроаналогового преобразователя (что эквивалентно включению усилителя со ступенчатым регулятором коэффициента усиления на выход цифроаналогового преобразователя), вследствие чего изменяется величина пути замедления Г 2.Однако в этом приводе коэффициент передачи цифроаналогового преобразователя является фиксированной величиной, влияния изменения, например, момента трения во времени не учитывается, что вызывает необходимость "дотяжки" на малой скорости, 822151а следовательно, связано с повышенными затратами времени на позиционирование,Цель изобретения - увеличениебыстродействия привода.Цель достигается тем, что позиционный привод содержит корректирующий блок, соответствующие входы которого связаны с выходом цифроаналогового преобразователя и выходомтахогенератора, а выход - с управляющим входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления.На фиг. 1 изображена функциональная схема привода; на фиг, 2графики зависимости некоторых параметров привода от остатка пути перемещения.Функциональная схема привода(фиг,1) содержит счетчик 1 импульсов,ключ 2, задатчик 3 пути позиционирования цифроаналоговый преобразовагтель 4, функциональный нелинейныйпреобразователь 5, усилитель б срегулируемым коэффициентом усиления,регулятор 7 коэффициента усиления,задатчик 8 скорости двигателя с ограничителем 9 максимальной скорости,элемент 10 сравнения, усилитель 11мощности, двигатель 12, тахогенератор 13, корректирующий блок 14. Иеханически связанный с двигателем 12,датчик 15 импульсов перемещения включен на счетный вход счетчика 1 импульсов.Привод работает следующим образом. Содержащееся в счетчике импульсов 1 число ь 8 постпает на вход цифроаналогового преобразователя 4, который преобразует его в линейно зависимое от а 9 напряжения О Функциональный нелинейный преобразователь 5 преобразует напряжение У в нелинейно зависимое от него напряжение О. Характер нелинейной зависимости определен из условия оптимального по быстродействию торможе ния привода, например, из условия(Бф сопьс где и - угловая скорость, Напряжение Окпоступает на вход усилителя б с регулируемым коэффициентом усиления, на выходе которого напряжение О = 1 Он, где К коэффициент усилейия, ойределяемый положением регулятора 7 коэффициента усйления. Напряжение О поступает на вход задатчика 8 скорости двига" теля, где сравнивается с поступающим от ограничителя 9 максимальной скорости напряжением Оз,. На выходе задатчика 8 скорости двигателя напряжение Оз = О,при условии, что ОсО и О=Опри условии,что ОО . Напряжение О 3, соот 3 Мветствующее заданной скорости, поступает на вход элемента 10 сравнения, с выхода которого управляющее напряжение О поступает на вход уси -лителя мощности 11. С выхода последнего токпоступает к двигателю 12,при вращении которого тахогенератор13 вырабатывает напряжение О ,соответствующее действительной скорости.Это напряжение поступает на второйвход элемента 10 сравнения, где вычитается из напряжения ОЗ, образуяОу = О - О . Кроме того, напряжениеОпоступает на один из входов корректирующего блока 14 для периодическойкорректировки, на второй вход которого поступает напряжение О . Этотблок выдает регулятору коэффициентаусиления 7 управляющее воздействиев тот момент, когда Остановитсяравным нулю. Это воздействие познаку и по величине находится в прямой функциональной зависимости отнапряжения Од, т. е. при положитель ном О регулятор коэффициента усиления 7 увеличивает коэффициент усиления усилителя б, а при отрицательном - уменьшает, причем по абсолютной величине изменение коэффи циента усиления будет тем больше,чем больше абсолютная величина напряжения ОАВ исходном состоянии ключ 2 разомкнут, число д 5 на выходе счетчика 1 импульсов равно, нулю, Такжеравны нулю напряжения Од, О, ОО, Оу, и ток . Вал двигателя 12нЕподвижен, равны нулю его угловаяскорость а) напряжение Од ичастота т импульсов на выходедатчика 15 импульсов перемещения.Корректирующий блок 14 управляющего воздействия не выдает, так какЛКратковременным замыканием ключа 40 2 в счетчик импульсов 1 из задатчика 3 вводится число 5 з, равноезадаваемому пути позиционирования.На выходе счетчика 1 импульсов появляется число л 5 =, 53 и сооттветствующие значения получают нао 5пряжения О, Он и О. При достаточно большой величине 5 д соответствующее ему значение Ос превы -шает величину Ом поэтому задатчик скорости двигателя 8 выдаетнапряжение ОР, Двигатель 12разгоняется до скорости, при которой ОдОЗ = Оэмт. е. до максимальной скорости.Во время вращения вала двигателя12 датчик 15 импульсов перемещения.вырабатывает импульсы, частота Гкоторых пропорциональна угловой скорости и, а число - угду поворотавала, т. е, пути,проходимому пере- АО мещаемым двигателем 12 объектом.Импульсы, поступая на счетный входсчетчика импульсов 1, вычитаются изсодержащегося в последнем числа и,таким образом, числоь 5=:5 З - 5 где 5 б 5 путь, пройденный объектом с началаперемещения. При уменьшении 4 5 уменьшаются значения напряжений О, 0,и Ос но пока О,З 0 Зм скорость вращения двигателя оставтся максимальной (фиг, 2 прямая 16). При дальнейшем уменьшении Д 5, при некотором его значении д 5 т напряжение 0 становится равным Оэц и с этого момента при дальнейшем уменьшении ь 5 до нуля напряжение на выходе задатчика скорости двигателя 8 становится Равным О и уменьшается вместе с ним до нуля, соответственно уменьшается и скоРость и вращения двигателя 12 и при д 5=0 двигатель останавливается (фиг.2, кривая 17), На 15 участке от пересечения с прямой 16 и до а 5=0 эта кривая совпадает с кривой измерения скорости в зависимости от д 5 только при условии неизменных инерционности и трения у 2 О двигателя, механической передачи и перемещаемого объекта, При изменении указанных условий кривая снижения скорости не совпадает с кривой уменьшения напряжения и может либо опережать ее (кривая 18), либо от нее отставать (кривая 19), При этом остановка привода произойдет не в точке д 5=0, а с ошибкой-дэйли о-з. Этим величинам будут соответствовать остаточные напряжения- Раус или 6 Уу, величина которых может оказаться ниже порога чувствительности элементов привода и поэтому погрешности - Уж и бу останутся неустраненными.В данном приводе, в случае возникновения таких погрешностей в каком-либо цикле позиционирования объекТа не допускается их повторение в последующих циклах.Это осуществляется таким обра зом.При остановке привода с погрешностью - О 9 этой погрешности будет соответствовать остаточное напряжение - 6"Од на выходе цифроаналогового преобразователя 4, В момент остановки корректирующий блок 14 выработает управляющее воздействие, которое будет приложено к регулятору 7 и последний изменит коэффициент усиления усилителя б в соответствии со знаком и величиной напряжения-дОд В данном случае коэффициент усиления будет уменьшен и в следующем цикле позиционирования изменение напряже-ния Оу будет происходить по кривой 5520 (фиг.2) . При этом величина уменьшения коэффициента усиления, определяющая сдвиг кривой 20 относительно кривой 17, находится в такой функциональной зависимости от щ величины - о. 5, к:;т;.Рая при сохранении условий, вызвавших в данном случае ошибку - о 5, обеспечит вследующем цикле позиционированияс ни жени е скорости при в ода до нуляпо кривой 20 с остановкой при д 5=0,В случае остановки привода в какомлибо цикле с погрешностью Убрегулятор 7 под управляющим воздействиемблока 14 увеличит коэффициент усиления усилителя б и в последующемцикле изменение напряжения Оу будет происходить по кривой 21, обеспечивающей остановку привода приь 5=0,В условиях работы с непрерывноследующими друг за другом цикламипозиционирования привод исключаетвозникновение недопустимых ошибок,вызываемых сравнительно медленнымиизменениями трения и моментов инерции как в элементах самого привода,так и у позиционируемого объекта.При этом отпадает необходимость вступени "дотяжки",.что позволяетуменьшить затраты времени при позиционировании. Последнее имеет значение для прокатного и кузнечноштамповочного оборудования для станков и подъемно-транспортного оборудования.Формула изобретенияПозиционный привод, содержащий соединенные последователь:,: .:четчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, функциональный нелинейный преобразователь, усилитель с регулиРуемым коэффициентом усиления, задатчик скоростй двигателя с ограничителем, элемент сравнения, усилитель можности,двигатель и тахо- генератор, выход которого связан с вычитающим входом элемента сравнения, а вход - со входом датчика импульсов перемещения, выход которого подключен ко входу счетчика импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения быстродействия привода, он содержит корректирующий блок, соответствующие входы которого связаны с выходом цифроаналогового преобразователя и выходом тахогенератора, а выход - с управляющим входом усилителя с регулируемым коэфФициентом усиления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ковальский Н. А. и др. Цифровоепрограммное управление Киев, Гостехиздат УССР, 1962, с. 7, рис. 1 б2. Программное управление станкамисборник М., "Наука", 1975, с. 104822151 Составитель Г. НефедоваРедактор М. Недолуженко Техред М,Коштура Корректор га Подписно д, 4/5 Филиал ППП "Патент од, ул. Проектная,Заказ 1853/73 ВНИИПИ Госуда по делам из 113035, МосквТираж венного етений и Ж, Ра омитета открытийупуская на