Устройство для управления линейным электродвигателем постоянного тока

(51) Ч 1(- з Н 02 Р 7/62 Госудврствеииый комитет Опубликовано 15.08.81. БОллетень 30(53) УДК 621.316. .718.5 (088.8) по девам изооретеиий и открытийДата опубликования описиппя 25.08 81 ч:л(72) Авторь изобре Гони ь,1)ГГИви и -ъ. ., 1:ос 1)ик)В Нвосиоирс(ии эектрстех1,с, х 1;11 т 1"с,(71) Зс 151 вител ьИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в машиностроении, элсктротермии, на транспорте, в химической промышленности, во всех отраслях народного хозяйства, где требуется обеспечивать поступательное или возвратно-поступательное перемещение деталей, рабочих маханизмов, грузов и т. и.Известны устройства для управления линейными электродвигателями постоянного тока, содержащие силовую схему питания обмоток - усилитель мощности, дискретную схему распределителя напряжений между силовыми обмотками и программный блок, подключенный к схеме распреде чителя. Такие устройства обеспечивают формирование импульсов напряжения, прикладываемого к силовым обмоткам двигателя с заданными длительностью и частотой следования 1.Однако эти устройства не позволяют регулировать скорость перемещения якоря (или индуктора) с достаточной точностью, а также фиксировать его в заданном положении. Кроме того, надежность и КПД такого электропривода весьма низки, поскольку при изменении нагрузки и нестабильности 1;,;Пжения ,сточника питания система Вь ходит из спнхронизма что прйводит к ненужны.,1 зятра 1 х энсрП 1 и или даже срыВу рабоСГО проГесса.11 апооле( Олизкм т( хническим решеГпС): к изобретеник) является устройство для ) Гп)пиления лии Йным электродвигателем посто:ного тока, содержащее усилитель мошп сти. выполненный в виде тиристорного преобразователя переменного тока, сое- О дин(НГь Й посредством эгект 1)онной сх(мыраспре,елителя с силовыми обмотками двигтели, датчики конечных по,ОжениЙ якоря внутри силовьх обмоток, подкгпоченные к схе расГреде(птоля и программный блок, представляюпий собОЙ схемы р(гулирскьх задержек фронтов управляющих 11 Негьсов и становок выходно-О 1,апряжения усилителя моцности. КПД и надежность лиеЙного элект 1)опривод;1 с таким уст) ОЙ от вом и 1) и влен и 5 Въ шс, носко(1 ьку устройство обеспечиваерабочий процесс, исключаюш;й понижение токов в силовых Обх(и как. .П 1 нронизация импхль(ОВ тиран,-опия в данном устройстве осуцествля 8559160 25 Зо 40 ется автоматически от датчиков конечных положений якоря 21.Однако данное устройство уир,влепил характеризуется низкой точностью регу.,ирования скорости двцжен 15 кр 51фиксе- ции его в заданном положении, так как система разомкнутая ио скорости, способ регулирования ступенчатый. точность до шага, равного расстоянию между двумя соседними датчиками положения,Цель изобретенияповышение точности регулирования скорости перемещения якоря и фиксации его в заданном положении.Поставленная цель лости-ается тсм, что в устройство, содержащее усилитель мощности, подключенный через распределитель импульсов напряжения к силовым обмоткам электролвигателя, датчики коне цх вложений активных частей якоря, подключенные к другим входам указанного распределителя, и программный блок, введены датчик перемещения якоря, блок двукратно о дифференцирования, блок залаиия желаемого значения ускорения, соединенные между собой последовательно, и блок сравнения, вход которого подключен к одному из входов усилителя мощности, .один вход блока сравнения соедицен со вторым выходомблока двукратного дифференцирования, другой входс выходом блока задания желаемого значения ускорения, второй вход которого соединен с выходом датчика перемещения якоря линейного электродвигателя, а третий входс выходом программного блока.Кроме того, устройство снабжено блоком коррекции, входом подключенным к выходу датчика перемещения якоря линеицого электродвигателя, а выходомк дручгому входу усилителя мощности.На фиг. 1 изображена функциональная блок-схема устройства; на фиг. 2 -- схема соединения вновь введенных элементов.Устройство управления содержит датчик 1 перемещения якоря лицейноп электродвигателя 2 постоянного тока, соединенный с блоком 3 двукратного дифференцирования, блок 4 задания желаемого значения ускорения, подключенный к датчикуперемещения, блоку 3 двукратного дифференцирования, программному блоку 5 и блоку 6 сравнения, усилитель 7 мощности, выполненный с релейной выходной характеристикой, подключенный к блоку 6 сравнения и распределителю 8 импульсов напряжения, датчики 9 - 13 конечных положений активных частей якоря, а также блок 4 коррекции одного из уровней ограничей выходного напряжения усилителя 7 мощности, подключенный ко второму входу этого усилителя и блоку 6 сравнения. Линейный электромагнитный двигатель содержит пять силовых статорных обмоток и якорь, выполненный в виде чередующихся диамагнитных и ферромагнитных (активных) элементов. Якорь линейного электродвигателя при этом же количестве силовых обмоток может быть выполнен и коротким. Программный блок представляет собой аналоговую схему задания желаемого закона перемещения, например, в функции времени. Блок дифференцирования (фиг. 2) выполнен на пяти усилителях 15- -19 с коэффициентами усиления К, - -К). Линейный блок задания желаемого значения ускорения (фиг. 2) выполнен на усилите.ц 20 постоянного тока, блок сравнения - на усилителе 21, а блок коррекции -- ца усилителе 22. Устройство работает следующим образом, Г 1 ри появлении задающего сигнала 1.1 с,= = с . на выходе программного блока 5 на выходе блока 6 сравнения появляется сигнал рассогласования, который затем усиливается усилителем 7 и через схему распределителя 8 импульсов напряжения поступает на соответствующую силовую обмотку двигателя, Это приводит к возникновению тягового усилия и перемещению якоря. В устройстве реализуется принцип управления по (и - 1) -ой производной выходной величины (перемещеция якоря), где и - порядок дифференциального управления динамики линейного электродвигателя постоянного тока. Желаемые динамические свойства системы в целом (устройства управления и двигателя) в данном случае задаются блоком 4, формирующим желаемое значение ускорения как функции перемещения якоря и его скорости (например, в виде линейной комбинации). Проявление возмущений (не- стационарность нагрузки, статические и динамические нелинейности характеристик двигателя) в такой системе локализуется в быстродействующем контуре поддержания (п - 1)-ой производной, и движение якоря с высокой точностью соответствует заданной программе Ц,- ) = с 1.Погрешность воспроизведения заданной программы может быть весьма малой, даже равной нулю, если в устройство управления ввести блок 14 коррекции одного из уровней ограничений выходного напряжения усилителя 7 мощности, например, с передаточной функцией ЪЧ 1 з(Р) = К 11 Р.Повышение точносги регулирования скорости перемещения и фиксации якоря устройства обеспечивается тем, что при включении в него блоков 3, 4, 6 и 13 и усилителя 7 моцности организуется быстродействуюиий контур поддержания желаемого значения ускоренияв котором осуществляется локализация возмущений, парирование их, а также парирование нестационарностей и нели ней ностей двигателя и нагрузки.Формула изобретения. Устройство для управления линейным электродвигателем постоянного тока, содержащее усилитель мощности, подключенный через распределитель импульсов напряжения к силовым обмоткам линейного электродвигателя постоянного тока, датчики конечных положений активных частей якоря, подключенные к другим входам указанного распределителя, программный блок, отличаю щееся тем, что, с целью повышения точности регулирования скорости перемещения якоря и фиксации его в заданном положении, устройство снабжено датчиком перемещений якоря, блоком двукратного дифференцирования, блоком задания желаемого значения ускорения, последовательно соединенными между собой, и блоком сравнения, выход которого подключен к одному из входов усилителя мощности, один вход блока сравнения соединен со вторым выходом блока двукратного дифференцирования, а второй вход - с выходом блока задания желаемого значения ускорения, второй вход которого подключен к выходу датчика перемещения якоря линейного электродвигателя постоянного тока, а третий вход - к программному блоку.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено блоком коррекции, входом подключенным к выходу блока сравнения, а выходом - к другому входу усилителя мощности. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР446643, кл. Е 21 С 3/6, 975.2, Ряшенцев Н. 11. и др. Система питания управления ц защиты самоцастрацвающсйся мцогосскццоццой электромагнитной машины возвратно-поступательного движения. Сб. научных трудов Всесоюзного совещания по проблеме аСиловыс импульсныс систсмы. ч. . Новосибирск, 1969.1 1 Рие Г Состат на иста едактор Л. Тюр аказ 6961/82 ВН 1303 Филиалира, ИИЛИ Государстве по делам изобре 5, Москва, Ж - 35 Г 1 ПП Патент, г. итель А. 1 оловченко А. 13 ойкас Корректор М 730 Подписное ного комитета СССР пий и открытий Раугиская наб., д. 4/5 Ужгород, ул. Проектная, 4