Устройство управления позиционнымприводом

О П И С А Н И Е п 1847278ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕВЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22)Заявлено 12.02.79 (21) 2723531/18-24с присоединением заявки Рй(5 )М. Кл; Ст 05 В 19/18 Гееударстеенный комитет до делам изобретений н открытий(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОЗИЦИОННЬ 1 М ПРИВОДОМ Изобретение относится к цифровым автоматическим системам управления и 1 может быть использовано для программного управления различными механизмами, например подвижными панелями регулируемых сопел газодинамических установок.Известно устройство управления, в котором режим торможения электродвигателя определяется в процессе разгона и торможения исполнительного . органа и поддерживается постоянным по величине момент торможения11,Недостаток устройства - невысокое быстродействие, так как оно не позволяет обеспечить перевод электродвигателя в режим торможения в момент, когда оставшийся путь до заданного положения становится равным тормозному пути электродвигателя. Кроме того, устройство обеспечивает заданную точность позиционирования только при наличии установившейся скорости движения исполнительного органа и1 три отсутствии внешних возмущений.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяустройство для управления позиционным электроприводом, содержащее последовательно соединенные программнозадающий блок, арифметический блок,коуутатор, преобразователь код-напряжение, блок управления двигателеми двигатель, вал которого механически связан с объектом управления и датчиком скорости, выход которого соединен со вторым входом блока управлениядвигателем, входом первого преобразователя напряжение-код и первым входом датчика статического момента,второй вход которого через датчиктока подключетт к двигателю, а выходчерез второй преобразователь напряжение-код соединен с первым входомсумматора, выход которого подключенк первому входу первого блока деления,второй вход которого соединен через847278 4.4, преобразователь 5 код-напряжение,блок 6 управления двигателем, двигае- тель 7, датчик 8 скорости, объект9 управления, кодовый датчик 1 О положения, датчик 1 тока, первый блок12 сравнения кодов, первый преобразователь 13 напряжение-код, блок 14умножения, первый блок 15 деления,сумматор 16, второй преобразователь е 17 напряжение-код, датчик 18 статического момента, блок 19 вычитания, т- управляемый регистр 20, второй блок ен 21 сравнения кодов и второй блок 22деления.1 21 15 Путь торможения электродвигателя в до полной остановки, при равнозамедем ленном движении 5 , и путь разгона ре- до заданной скорости 5 Р, определяет - из- ся выражениями КпВр м -) где п-- ь) где ,8, - кодыжения ути разгона и тормоэлектродвигателя",олного и статическоентов электродвигатеИ М ПМ 1 СМ оды и го мо ля;код фаэлектркоэффиности Фс ктическои скоростиодвигателя,циент пропорционал К =КК -д, а кодов авляе устроиства. Устройство задающий блок коммутатородержит программно- арифметический блок пороговый элемент 3блок умножения с выходом первого преобразователя напряжение-код, а выход - с первым входом блока сравн ния кодов, выход которого подключен к первому управляющему входу коммутатора, а второй вход - к выходу арифметического блока, соединенному через пороговый элемент со вторым управляющим входом коммутатора, вто рой информационный вход которого со динен со вторым выхЬдом программно- задающего блока, а также кодовый да чик положения, вход которого соедин с объектом управления, а выход - со вторым входом арифметического блокаПовышение качества регулирования этом устройстве достигается введени функционального преобразователя, оп деляющего путь торможения с учетом менения скорости перемещения и стати ческого момента при постоянном полном моменте электродвигателя, задаваемом с помощью задатчика полного момента, Однако, движущий момент электродвигателя, в свою очередь, зависит 25 от скорости перемещения, статического момента, инерционных масс подвижных частей устройства и вследствие других причин, Это приводит к смещению момента начала торможения электродвига-,30 теля, появлению перерегулирования и снижению быстродействия устройства.Цель изобретения - повышениебыстродействия устройства.Указанная цель достигается тем, 35 что в него введены второй блок сравнения кодов и последовательно соеди" ненные блок вычитания, управляющий регистр и второй блок деления, выход которого подключен к второму входу 40 сумматора, а второй вход - к выходу блока умножения, причем первый и второй входы блока вычитания соединены соответственно с первым выходомпрограммно-задающего блока и выходом 45 арифметического блока, первый и второй входы второго блока сравнения кодов - со вторым выходом программно- задающего блока и выходом первого преобразователя напряжение-ко 50 выход второго блока сравненияподключен к второму входу упрмого регистра.На чертеже приведена блок-схема скорость электродвигателя,коэффициент пропорциональности,полный и статический моменты электродвигателя, или в цифровом виде и -. -- Цт 4,4+1 М К - число дискретных единиц ко"дового датчика положения,пройденное за один оборотдвигателя.В выражении (1) величина К й ф- реализуется с помощью блока 14 умножения и первого преобразователя 13 напряжение-код вход которого подклюфчен к выходу датчика 8 скорости, Величина Мреализуется с помощью датчика 11 тока, датчик 18 статического момента и второго преобразователя 17 напряжение-код.+2 ЙМ 25 5Величина Й полного момента электродвигателя определяется из выражения (2) 1 где величина кода пути разгона Йр равна значению разности кода задан ного положения Й и кода рассогласования по положению Ь Й в момент равенства заданной Й и фактической Йфс скорости электродвигателя и реализуется с помощью блока 5 19 вычитания, второго устройства 21 сравнения кодов и управляемого регистра 20.Из выражений (1) и (3) следует, что тормозной путь равен 20 Полученная зависимость реализуется с помощью второго блока 22 деления, цифрового сумматора 16 и первого блока 15 деления, а коэффициент 2 учитывается при выборе второго преобразователя 17 напряжение-код, На выходе первого блока 15 деления образуется сигнал, пропорциональный тормозному пути электродвигателя.35Такое построение устройства позволяет определить тормозной путь с учетом фактических значений скорости перемещения, статического и полного момента электродвигателя, что по 40 зволяет точно определить момент начала торможения электродвигателя.Устройство работает следующим образом.45Программа управления скоростью и положением заносится в блок памяти программно-задающего блока 1 и выдается в виде двоичных кодов. Код заданной скорости Й 11 С поступает на50 коммутатор 3 и, при отсутствии управляющих сигналов с выходов первого блока 12 сравнения кодов и порогового элемента 4,поступает без изменения на преобразователь 5 код-напряжение.5 На выходе преобразователя код-напряжение устанавливается уровень напряжения, соответствующий заданной скорости перемещения, Это значение найря 8бжения подается на вход электропривода,состоящего из блока 6 управлениядвигателем, датчика 8 скорости иэлектродвигателя 7, который перемещает исполнительный орган объектауправления.В процессе перемещения код заданного положения Й сравнивается в арифЪЧ,метическом блокес фактическим кодом положения Й,ь, поступающим с кодового датчика 10 положения. Арифметический блок 2 вырабатывает код рассогласования по положению Ь Й, который поступает на первый блок 12сравнения кодов, коммутатор 3, пороговый элемент 4 и на блок 19 вычитания, Одновременно на выходе блока14 умножения появляется сигналК Йф , а на выходе второго преобразователя 17 напряжение-код - сигнал2 Й .В процессе разгона электродвигателя происходит сравнение кодовзаданной и фактической скорости.Когда код фактической скорости Йстановится равным коду заданной скорости Й-,второе устройство 21 сравнения кодов выдает сигнал на запоминание кода, поступающего с выходаблока 19 вычитания, На выходе управляемого регистра 20 устанавливаетсясигнал Йр, пропорцйональный пути разгона электродвигателя. Сумматор 16,первый и второй блоки 15 и 22 деленияпроизводят обработку поступающих сигналов согласно выражению (4), Дальнейшая отработка перемещения выполняется при постоянной заданной скоростиперемещения,"Когда код рассогласования Е Й уменьшается, т,е, код оставшегося пути до заданного положения, становится равным коду тормозного пути Й, на выходе первого блока 12 сравнения кодов появляется управляющий сигнал. Коммутатор 3 подключает на вход преобразователя 5 код-напряжение код Й=О. Под действием сигнала электродвигатель переходит в режим торможения, Когда код рассогласования ЕЙ становится близким к нулю, срабатывает пороговый элемент 4,в результате ком-мутатор 3 подключает на вход преобразователя 5 код-напряжение код рассогласования ЬЙ с выхода арифметического блока 2, Тем самым, вводится в действие контур регулирования по положению и устройство84727 отрабатывает оставшееся рассогласование как в обычной следящей системе,В режиме отработки малых перемещений, когда скорость электродвигателя не достигает заданной, код пути разгона Мр с выхода блока 19 вычитания не запоминается, и сравнение кода оставшегося пути Ь М с кодом тор-: мозного пути Й происходит в динамике, 10Предлагаемое устройство улучшает качество регулирования, позволяет устранить перерегулирование и сокращает время отработки перемещений.Применение устройства, например для управления подвижными панелями регулируемого сопла, позволяет сократить непроизводительные затраты дорогостоящих газов, повышает качество эксперимента и увеличивает произво дительность всей установки.Формула изобретенияУстройство управления позиционным приводом, содержащее последовательно соединенные программно-задающий блок, арифметический блок, коммутатор, преобразователь код-напряжение, блок 30 управления двигателем и двигатель, вал которого механически связан с объектом управления и датЧиком скорости, выход которого соединен со вторым входом блока управления дви гателем, входом первого преобразователя напряжение-код и первым входом датчика статического момента, второй вход которого через датчик тока подключен к двигателю, а выход через вто рой преобразователь напряжение-код соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к первому 8 8входу первого блока деления, второйвход которого соединен через блокумножения с выходом первого преобразователя напряжение-код, а выход - спервым входом-первого блока сравнениякодов, выход которого подключен кпервому управляющему входу коммутатора, а второй вход - к выходу арифметического блока, соединенному черезпороговый элемент со вторым управляющим входом коммутатора, второй информационный вход которого соединен совторым выходом программно-задающегоблока, а также кодовый датчик положения, вход которого соединен с объектом управления, а выход - со вторымвходом арифметического блока, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, внего введены второй блок сравнениякодов и последовательно соединенныеблок вычитания, управляющий регистри второй блок деления, выход которогоподключен к второму входу сумматора,а второй вход - к выходу блока умножения, причем первый и второй входыблока вычитания соединены соответственно с первым выходом программнозадающего блока и выходом арифметического блока, первый и второй входывторого блока сравнения кодов - совторым выходом программно-задающегоблока и выходом первого преобразователя напряжение-код, выход второгоблока сравнения кодов подключен квторому входу управляемого регистра.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Авторское свидетельство СССРХ, кл. 6 С 5 В 11/01, 1973.2.Авторское свидетельство СССРУ 528542, кл. С С 5 В 7/00, 1973.4/5 Филиал ППП"Патент", г.ужгород,ул.Проектная,Заказ 5497/74 Тираж ВНИИПИ Государств по делам изоб 113035, Москва