Устройство для управления двухобмоточным двигателем возвратно-поступательного движения (его варианты)

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХОБМОТОЧНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ВОЗВРАТНОПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ)(57) Изобретениелению электричеснаправлено на повоспроизведенияи повышение КПДравления двухобм 24С. Крапи 088.8)ельство СССР762, 1984.ьство СССР7)62, 1984. фие,( ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) Авторское свидеВ 1103339, кл. Н 02Авторское свидетУ 1108598, кл. Н 02 относится к управкими мапянами ивышение точностизаданных движенийустройства для употочным двигателем12414041 возвратно-поступательного движе- ходного процесса отработки заданноОния с датчиком 5 положения якоря 2. го значения Х от передаточной функ- Структура устройства является неяв- ции блока дифференцирования, поскольной реализацией управления по век- ку в данном случае и для Хо и Х истору скорости, при котором в регуля- пользуется, одно и то же динамичесторе нет оценок производных, нет кое звено. Это приводит к повышению явно выраженного дифференцирующего точности воспроизведения заданного фильтра (блока дифференцирования), закона изменения сигнала Х (С), В устройстве нет, зависимости пере з.п. Ф-лы, 3 ил.1Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано при построении устройств управления гидрораспределителями и другими механизмамиЦелью изобретения является повышение точности воспроизведения заданных движений и повышение КПД.На Фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства (первый вариант), на фиг.2 -функциональная схема предлагаемогоустройства (второй вариант), наФиг.З - структурная схема устройства.Устройство управления двухобмоточным двигателем (Д) 1 возвратнопоступательного движения с якорем 2и обмотками 3;4 содержит датчик положения (ДП) 5 и якоря 2, последовательно соединенные программныйблок (БП) 6, блок сравнения (БС) 7,суммирующие усилители (СУ) 8 и интеграторы (И) 9, вычитающий блок(УМ) 11 подключенный к обмотке 3двигателя. Устройство содержит также инвертирующий усилитель (ИНВ)12 подключенный своим входом к выходу вычитающего блока 10, а выходом - к другим входам суммирующихусилителей 8, при этом выходы датчика 5 положения подсоединены ковторому входу блока 7 сравнения,другим входам. всех суммирующих усилителей 8, кроме первого, другомувходу вычитающего блока 10,В варианте выполнения, показанном на фиг.1, обеспечивается управление током в обмотке 3, другая46же обмотка 4 через усилитель 11 мощ 2ности подключена к источнику 13 задающего напряжения (ИЗН),В варианте выполнения, изображенном на фиг.2, обмотка 4 черезусилитель .11 мощности и инвертор 12подключена также к выходу вычитающего блока 10.Программный блок 6 может быть выполнен в виде источника задающегонапряжения. Усилители мощности 11выполняются на транзисторах илитиристорах (например, по схеме ШИП),Суммирующие усилители 8 имеют подва или три выхода, по каждому изкоторых устанавливается соответствующий коэффициент передачи.Необходимое количество суммирующих усилителей 8 и интеграторов 9:определяется порядком математической модели двигателя, который неможет быть меньше двух (если пренебречь электромагнитной инерциейобмоток 3 и 4).Показанная на фиг.З структурнаясхема соответствует математическоймодели двигателя третьего порядка.В данном случае конструируетсяжелаемое уравнение движения в следукицем видехАх+Ах+А х+ВхВыбранные значения коэффициентов Ао А, А , В таким образом определяют необходимые коэффициенты передачи усилителей 8 по соответствующим входам.В изобретении в неявном виде реализован Фильтр, динамика которого описывается уравнением:у р + д,у р + ау,р + 1-0В явном виде структуру фильтра можно выделить разделением движений по К.Параметры фильтРа - Ч А ю.1 г выбираются исходя из выбранного значения К и желаемого характеристического уравнения "быстрых" движений: гдег 1, г, - постоянные коэффициенты,обычно г = К = 2, а с, - малаявеличина, например, 0,001 с,Устройство работает следующим образом.Пусть в начальный момент времениох = 0 якорь 2 находится в правомкрайнем положении и х(0)=0. При.пооявлении задающего сигнала х ) О навыходе программного блока 6 на выходе блока 7 сравнения возникаетсигнал рассогласования Ь = х-х.Далее воздействие этого сигнала наблоки 7-12 приводит к формированиюсигнала управления 0=014 на выходеусилителя 11 мощности. По обмотке 3протекает ток д, и возникает тяговоеусилие. В результате якорь 2 перемещается влево и на выходе датчика5 изменяется .сигнал П-=х. Воздействие этого сигнала на соответствующие входы суммирующих усилителей 8и блока 7 сравнения приводит к формированию алгоритма управления вида (2).Предлагаемая структура устройства является неявной реализацией управления по вектору скорости, названной так потому, что в регуляторенет оценок производных, нет явновыраженного дифференцирующего фильтра (блока дифференцирования). Одна- .ко управляющее воздействие соответствует управлению по вектору скорости, т.е. предлагаемое устройство обладает теми же достоинствами,,что и прототип.1Однако в предлагаемом устройстве нет зависимости переходного процесса отработки заданного значения х от передаточной функции блока дифференцирования, как в известном устройстве, поскольку в данном случае и для х и для х используется . одно и то же динамическое звено (см.фиг.3). Это приводит к повыше 1241404нию точности воспроизведения заданного закона изменения сигнала х(й).В отличие от прототипа предлагаемое устройство работает в непрерывном режиме, т.е. высокочастотные колебания в системе отсутствуют.Это также приводит к уменьшению динамической ошибки и повышению точности работы устройства в следящем режиме,Положительный эффект проявляетсятакже в уменьшении потерь в стали (отсутствуют высокочастотные авто- колебания токов в обмотках), т.е.повышении на 15-257 КПД.15 формула иэобретения 1. Устройство для управлениядвухобмоточным двигателем воэвратно-поступательного движения с датчиком положения якоря, содержащееподключенные к обмоткам усилителимощности, связанный с входом одногоусилителя мощности инвертирующий 25 усилительф программный блок и подключенный к его выходу первым входомблок сравнения, к второму входу которого подключен датчик положения,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности воспроиз.30ведения заданных движений и повышения КПД, в устройство .введены источник задающего напряжения, вычитающий блок и последовательная цепь,содержащая по меньшей мере две З 5 группы, состоящие иэпоследовательносоединенных суммирующего усилителяи интегратора, причем один входсуммирующего усилителя каждой группы подключен к выходу инвертирующе го усилителя, вход которого соединенс входом первого усилителя мощности и выходом вычитающего блока, кпервому входу которого подключендатчик положения, а к второму - вы ход последовательной цепи, входнойсуммирующий усилитель которой соединен входом с выходом блока сравнения, один вход каждого из остальных суммирующих усилителей цепи 50 соединен с датчиком положения якоря,а источник задающего напряженияподключен к входу второго усилителямощности.155 2. Устройство для управлениядвухобмоточным двигателем возвратно-поступательного движения с дат-чиком положения якоря, содержащееподключенные к обмоткам усилителимощности, связанный с входом одногоусилителя мощности инвертирующийусилитель, к выходу которого подключен вход второго усилителя мощности, программный блок и подключенный к его выходу первым входомблок сравнения, к второму входу которого подключен датчик положения,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности воспроизведения заданнЫх движений и повышения КПД, в устройство введены вычи-.тающий блок и последовательная цепь,содержащая по меньшей мере две группы, состоящие из последовательносоединенных суммирующего усилителяи интегратора, причем один входсуммирующего усилителя каждой группы подключен к выходу инвертирующего усилителя, вход которого соединен с выходом вычитающего блока, кпервому входу которого подключен 1 О датчик положения, а к второму - выход последовательной цепи, входной суммирующий усилитель которойсоединен входом с выходом блока управления, один вход каждого из ос тальных суммирующих усилителей цеписоединен с датчиками положения якоря11241404 Составитель В, Алфимовлинич Техред д,олейник Корректор Редакто я аказ 3609 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4 Тираж 6 ВНИИПИ Государс по делам из 13035, Москва, венногобретений-35, Рауш Подписноемитета СССРоткрытийкая наб., д.