Устройство для управления электродвигателем постоянного тока

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 771837(22) Заявлено 240478 (21) 2607408/24-07с присоединением заявки Нф(5)м. кл 3 Н 02 Р 5/16 Государетвенный комитет СССР ио делам изобретениИ и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКАИзобретение относится к системам автоматического регулирования скорости электродвигателей постоянного тока и может быть использовано для автоматизированных электроприводов с электродвигателями постоянного тока в различных отраслях промышленности. Известно устройство для управле ния скоростью электродвигателя постоянного тока, содержащее счетчик задания текущей скорости, блок сравнения кодов, входы которого подключены к выходам счетчика измерения скорости и реверсивного счетчика задания текущей скорости, а выход - к якорю двигателя, генератор импульсов выходом подключенный ко входу счетчика измерения скорости, и датчик скорости 11).Укаэанное устройство является наиболее близким по технической сущности к изобретению. В этом устройстве текущая скорость электродвигателя определяется по количеству импульсов эталонного генератора, подсчитываемых счетчиком за время, определяемое длительностью сигнала датчика скорости электродвигателя.30 При изменении скорости электродвигателя длительность сигнала датчика и, следовательно, количество импульсов, подсчитываемое за время его действия счетчиком скорости, изменя" ется, при этом изменяется весовое значение каждого импульса и, учитывая несинхронность импульсов генератора и сигналов датчика скорости,из" меняется абсолютная погрешность измерения скорости, причем она увеличивается при увеличении скорости. Кроме того, в данном устройстве при отклонении скорости электродвигателя от заданной в реверсивный счетчик, определяющий текущее значение скорости, добавляется или вычитается из него (в зависимости от знака отклонения) только один импульс, что увеличивает время компенсации отклонения скорости электродвигателя от заданной. Все эти Факторы уменьшают точность поддержания скорости электродвигате" ля.Кроме того, недостатком данной системы является сложность реализации линейной шкалы задания скорости вследствие того, что весовое значейие импульсов, измеряющих скорость, - величина переменная.Целью предлагаемого изобретения является повышение точности регули" рювания скорости электродвигателя.Укаэанная цель достигается тем, что в известное устройство введены триггер измерения скорости, триггер коррекции, три элемента совпадения, реверсинный счетчик обратной снязи, формирователь сигнала "Запись", два формирователя сигнала "Сброс", триггер сложения и вычитания, инвертор сигнала сложения, блок установки режима "Вычитание", причем вход триггера измерения скорости подключен к выходу счетчика измерения скорости, а единичный выход - ко входу триггера коррекции, единичный выход которого подключен ко входам двух элементов совпадения, подключенных вторыми входами к выходу генератора импульсов, и выход одного из этих элементов подключен ко входу реверсивного счетчика задания текущей скорости, а выход второго - ко входу реверсивного счетчика обратной связи и к выходу третьего элемента совпадения, один из входов которого подключен к выходу цифрового датчика скорости, а второй - к единичному выходу триггера измерения скорости, инверсный выход которого подключен к одному из нходов формирователя сигнала "Запись", второй вход которого подключен к инверсному выходу триггера коррекции, а выход - ко входу "Запись" реверсивного счетчика обратной связи, один из выходов которого подключен к установочному входу триггера сложения и вычитания, а другой выход - к одному из входов формирователя сигнала "Сброс", второй вход которого соединен с единичным выходом триггера коррекции, а выхоц - с установочным нходом триггера измерения скорости и коррекции и с одним из входов другого формирователя сигнала "Сброс", выход которого подключен к установочному входу триггера сложения и вычитания, а второй вход - к выходу формирователя сигнала "Запись", вход "Вычитание" реверсивного счетчика обратной связи подключен к выходу блока установки режима "Вычитание", один иэ входов которого подключен к инверсному выходу триггера коррекции, а другой - к единичному выходу триггера сложения и вычитания, который подключен также ко входу "Вычитание" реверсивного счетчика задания текущей скорости, инверсный выход тригге 3ра сложения и вычитания подключен ко входу "Сложение" реверсивного счетчика задания текущей скорости и к одному из входон инвертора сигнала сложения, другой вход которого подключен к единичному выходу триггера коррекции, а выход - ко входу "Сложение" реверсивного счетчика обратной связи.На чертеже представлена блок-схема устройства для управления электродвигателем постоянного тока, выполненная согласно изобретению.Блок 1 сравнения кодов подключенвходами к выходам счетчика 2 измерения скорости и реверсивного счетчи"ка 3 задания текущей скорости, а выходом - к якорю двигателя 4. Генера" 1 тор 5 импульсов выходом подключенко входу счетчика 2 измерения скорос"ти. Вход триггера 6 измерения скорости подключен к выходу счетчика 2 измерения скорости, а единичный вы ход - ко входу триггера 7 коррекции,единичный выход которого подключенко входам двух элементов 8 и 9 совпадения, подключенных вторыми входами к выходу генератора 5 импульсов, 2 О и выход одного из этих элементов 9подключен ко входу реверсивного счетчика 3 задания текущей скорости, авыход второго 8 - ко входу реверсивного счетчика 10 обратной связи и квыходу третьего элемента 11 совпадения, один из входов которого подключен к выходу цифрового датчика 12скорости, а второй - к единичномувыходу триггера б измерения скорости, инверсный выход которого подключен к одному из входов формирователя 13 сигнала "Запись" второй входкоторого подключен к инверсному выходу триггера коррекции, а выход -ко входу "Запись" реверсивного счетЗ 5 чика обратной связи, один из выходовкоторого подключен к установочномувходу триггера 14 сложения и вычитания, а другой выход - к одному извходов формирователя 15 сигнала 4 О "Сброс", второй вход которого соединен с единичным выходом триггера 7коррекции, а выход - с установочнымвходом триггеров измерения скоростиб и коррекции 7 и с одним из входов 45 другого формирователя 16 сигнала"Сброс", выход которого подключен кустановочному входу триггера 14 сложения и вычитания, а второй вход -к выходу формирователя 13 сигнала"Запись", вход "Вычитание" реверсивного счетчика обратной связи подключен к выходу блока 17 установки режима "Вычитание", один из входов которого подключен к инверсному выходу триггера коррекции, а другой - к 55 единичному выходу триггера 14 сложения и вычитания, который подключентакже ко входу "Вычитание" реверсивного счетчика задания текущей скорости, инверсный выход триггера 14 до сложения и вычитания подключен ковходу "Сложение" реверсивного счетчика 3 задания текущей скорости и кодному из входов инвертора 18 сигнала сложения, другой вход которого65 подключен к единичному выходу тригге.ра коррекции, а выход - ко входу "Сложение" реверсивного счетчика 10 обратной связи.При нулевых состояниях триггеров б и 7 сигналом с выхода формирователя 13 сигнала "Запись" производится запись кода задания скорости с входных шин 19 в реверсивный счетчик 10 обратной связи.Время измерения скорости электродвигателя определяется длительностью импульса измерения, формируемого триггером б из импульсов, поступающих с выхода счетчика 2 измерения скорости. Это время выбирается таким, чтобы при.максимальной скорости за это время на вход реверсивного счетчика 10 обратной связи с цифрового датчика 12 прошло количество импульсов, равное максимальному входному числу задания скорости.После поступления импульса с выхода счетчика 2 измерения скорости на вход триггера б измерения последний устанавливается в единичное состояние, при этом импульсы с цифрового датчика 12 скорости через элемент 11 совпадения поступают на вход счетчика 10 обратной связи, который предварительно установлен в режим вычитания сигналом с единичного выхода триггера 14 сложения и вычитания. Импульсы цифрового датчика 12 скорости начинают вычитаться из записанного и счетчик 10 числа.СледуЮщим импульсом со счетчика 2 триггер б устанавливается в нулевое состояние, и прохождение импульсов с цифрового датчика 12 на счетчик 10 прекращается. Если текущая скорость электродвигателя меньше заданной,то полное вычитание числа из счет чика 10 не происходит, значит триггер 14 остается в нулевом состоянии и,соответственно, реверсивный счетчик 3 задания текущей скорости установит" ся в режим сложения.При переходе триггера б из единичного в нулевое состояние устанавливается в единичное состояние триггер 7 коррекции, сигналами с прямого и инверсного выходов которого устанавливается счетчик 10 в режим вычитания и разрешается прохождение импульсов с выхода генератора 5 через элементы 8 и 9 совпадения на входы счетчиков 10 и 3. При этом из счетчика 10 вычитается оставшееся в нем число, а в счетчик 3 добавляется такое же число импульсов. При полном вычитании из счетчика 10 числа на выходе этого счетчика появляется сигнал, которым через Формирователь 15 сигнала "Сброс" происходит сброс триггеров б и 7 в исходные (нулевые) состояния и, соответственно, окончание процесса коррекции.Поскольку триггеры б и 7 установЛены в нулевые состояния, на выходеличеством импульсов датчика скорости, падсчитываемых за постоянноевремя, а также за счет уменьшениявремени компенсации отклонения теку 40 щей скорости от заданной вследствиетого, что за каждый цикл измерениекоррекция управляющее воздействие изменяется на полную величину отклонения. Кроме того, изобретение позвоформирователя 13 сигнала "Запись" появляется сигнал записи входного кодав реверсивный счетчик 10 и при поступлении очередного импульса сосчетчика 2 происходит следующий цикл:измерение - коррекция.Если текущая скорость электродвигателя больше заданной, то во времяизмерения скорости при полном вычитании числа из счетчика 10 сигналомс его выхода устанавливается в единичное состояние триггер 14 режимовсложения и вычитания, сигналами с выходов которого через блоки 17 и 18счетчик 10 устанавливается в режимсложения и поступающие с цифрового 5 датчика 12 импульсы записываются всчетчик 10. После окончания импульсаизмерения и установления в единичноесостояние триггера 7 сигналами сего выходов счетчик 10 устанавливает ся в режим вычитания и разрешаетсяпрохождение импульсов коррекции сгенератора 5 на счетчики 10 и 3,счетчик 3 при этом сигналами с выходовтриггера 14 устанавливается в режим 25 вычитания. Коррекция происходит каки в предыдущем случае, но только изсчетчика 3 вычитается число импульсов, соответствующее превышению текущей скорости над заданной.В случае, если текущая скоростьэлектродвигателя точно равна заданной, число из счетчика 10 вычитаетсядо нуля и после окончания импульсаизмерения и установления в единичное состояние .триггера 7 на выходеформирователя 15 появляется сигналсброса всех триггеров в исходные состояния и коррекции не происходит;Число, записанное в счетчик 3,сравнивается с помощью блока 1 срав нения кодов с числом импульсов, записанным в счетчик 2, и на выходе блока 1 сравнения появляется широтномодулированный импульсный сигнал,длительность которого такова, чтобы 45 скоРость электродвигателя поддерживалась равной заданной.Использование данного изобретенияпозволит увеличить точноть поддержания заданной скорости электродвигателя за счет постоянной и малого зна"чения абсолютной погрешности скорости в широком диапазоне скоростей,вызываемой несинхронностью импульсовдатчика скорости и сигнала заданиявремени измерения, вследствие того, 55 что текущая скорость измеряется про.порциональным изменению скорости колит обеспечить линейную шкалу заданияскорости с необходимой дискретностью за счет того, что количество импульсов датчика скорости, подсчитываемых за один цикл измерения, равно либо кратно значению текущей скорости в широком диапазоне ее задания. формула изобретения 40 Устройство для управления электро Одвигателем постоянного тока, содержащее счетчик измерения скорости, реверсивный счетчик задания текущейскорости, блок сравнения кодов, входы которого подключены к выходам счет чика измерения скорости и реверсивного счетчика задания текущей скорости, а выход - к якорю двигателя,генератор импульсов, выходом подключенный ко входу счетчика измерения 20скорости, и цифровой датчик скорости, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности регулирования скорости двигателя,в него введены триггер измерения ско- дрости, триггер коррекции, три элемента совпадения, реверсивный счетчикобратной связи, формирователь сигнала "Запись", два формирователя сигнала "Сброс", триггер сложения и вычитания, инвертор сигнала сложения,блок установки режима "Вычитание",причем вход триггера измерения скорости подключен к выходу счетчикаизмерения скорости, а единичный выход - ко входу триггера коррекции,единичный выход которого подключен кко входам двух элементов совпадения,подключенных вторыми входами к выходу генератора импульсов, и выход одного из этих элементов подключен ковходу реверсивного счетчика заданиятекущей скорости, выход второго -, ко входу реверсивного счетчика обратной связи и к выходу третьего элемента совпадения, один из входсв которого подключен к выходу цифровогодатчика скорости, а второй - к еди-,ничному выходу триггера измерения,скорости, инверсный выход которогоподключен к одному из входов формирователя сигнала "Запись", второй входкоторого подключен к инверсному выходу триггера коррекции,а выход - ковходу "Запись" реверсивного счетчикаобратной связи,один из выходов которого подключен к установочному. входутриггера сложения и вычитания, а другой выход - к одному из входов формирователя сигнала "Сброс", второйвход которого соединен с единичнымвыходом триггера коррекции, а выход - с установочным входом триггеровизмерения скорости и коррекции и содним из входов другого формирователя сигнала "Сброс", выход которогоподключен к установочному входу триггера сложения и вычитания, а второйвход - к выходу формирователя сигнала "Запись", вход "Вычитание" реверсивного счетчика обратной связи подключен к выходу блока установки режима "Вычитание", один иэ входов которого подключен к инверсному выходутриггера коррекции, а другой - к единичному выходу триггера сложения ивычитания, который подключен такжеко входу "Вычитание" реверсивногосчетчика задания текущей скорости,инверсный выход триггера сложенияи вычитания подключен ко входу "Сложение" реверсивного счетчика задания текущей скорости и к одному извходов инвертора сигнала сложения,другой вход которого подключен к единичному выходу триггера коррекции,авыход - ко входу "Сложение" реверсивного счетчика обратной связи.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3950682, 318-314;1976.Эака е илиал ППП "Патент Ужгород, ул. Проектная, 4 15/70 Тираж 783 РНИИПИ Государственно по делам изобретени 113035, Москва, Я, Подпискомитета СССРоткрытийушская наб.,д, 4/5