Система управления электроприводом

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистинеских Республик, Государственный. комитет СССР но делам изобретенийи открытий(088. 8) Дата опубликования описания 230481(71) Заявите кий ордена Ленина электротим. В.И,Ульянова (Ленина) нингр) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВО Изобретение относится.к автомати- :ческому управлению и может быть ис пользовано в фазовых системах управления прецизионными электроприводами.Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению. является система управления электроприводом, содержащая последовательно соединенные регулятор тока, широтно- импульсный преобразователь, двигатель и датчик угла, первый и второй фотоприемники, выходы которых соединены ссоответствующими первым и вторым формирователями гармонических сигналов,выходы первого формирователя гармонических сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами первого фазового дискриминатора, третьи и четвертые входы которого соединены с соответствующими выходами задаквего генератора, первый выход .первого фазового дискриминатора соединен с первым входом регулятора положения, второй выход - с Первым входом частотного дискриминатора, а третий вход - со вторым входом частотного дискриминатора, второй- выход двигателя соединен со вторым входом регулятора токаЯ. Однако известное устройство непозволяет реализовать высокие потен-,циальные точностные возможности непрерывных фазовых систем управленияэлектроприводазщ, работающими в широком диапазоне скоростей и в условиях изменяющихся режимов нагрузки(т.е, при деформациях спектральныххарактеристик, действующих на систему возмущения).Цель изобретения - повышение точности регулирования углового положения или скорости непрерывной фазовой системы за счет подавленияустранимых возмущений и минимизацииошибок системы, вызванных неустранимыми возмущениями при изменениив широком диапазоне скорости вращения или нагрузки.Поставленная цель достигаетсятем, что система содержит последовательно соединенные нелинейный блоки ключ и последовательно соединен-.ные второй фазовый дискриминатор,блок вычисления дисперсии, блокпоиска минимума дисперсии и блокуправления, выход которого соединенсо вторым входом блока вычисления , .дисперсии, а через блок поиска минимума дисперсии со вторым входомрегулятора п ложения, первый вход которого соединен с третьим входом блока вычисления дисперсии, выход , частотного. дискриминатора соединен со входом нелинейного блока, первый выход которого соединен с третьим входом регулятора положения, а второй выход - с третьим входом регулятора тока, выход регулятора положения - через ключ соединен с первым входом регулятора тока, первый и второй выходы второго формирователягармонических сигналов соединены ссоответствующими входами, второго .Фа.зового дискриминатора, третий и чет-.вертый входы которого соединены соответственно с первым и вторым выхо-. 1 дами задающего генератора.На фиг1 изображена общая ФункциональНая схема адитивной системыуправления; на.фиг. 2. - Фотоэлектрический датчик угловых перемещений, 2на Фиг. 3 - структура блока вычисления дисперсии действительной угловойошибки; на Фиг. 4 - логарифмическая(ЛЛХ). Система содержит, основную непрерывную фазовую систему с внутренним ;контуром регулирования тока якоря (двигатель 1), фотоэлектрический датчик 2 угловых перемещений со сдвоенным первым Фотоприемником 3 и сдвоен. ным первым формирователем 4 гармонических сигналов датчика, задающий генератор 5 стабильных частот, основной,первый непрерывный фазовый дискриминатор 6, перенастраиваемый ПИД- регулятор 7 положения, ПИ-регулятор 8 тока якоря, силовой транзисторный . широтно-импульсный преобразователь 9 (шунт 10), трехпозиционную подсисте- му автоматической синхронизации - аналоговый) частотный дискриминатор 11, нелинейно логический блок 12, аналоговый ключ 13), выполненную в виде трехпозиционной системы регулирования частоты (скорости), выключаемой в синхронном режиме, локальную систему 14 стабилизации потока, подсистему поиска (экстремума) минимума дисперсии действительной угловой или скоростной ошибки в функции частоты среза основной фазовой системы (дополнительный второй непрерывный Фазовый дискриминатор 15, дополнительное измерительное устройство со вторым фотоприемником 16 и вторым формирователем 17 гармонических сиг-.налов, блок 18 вычисления дисперсии действительной угловой или скоростной ошибки, блок 19 поиска минимума дисперсии ошибки системы, блок,20 управления, усилители 21-23, квадраторы 24 и 25, интегратор 26, осветители 27 и 28).Работа адаптивной Фазовой системыосуществляется следующим образом и может быть расчленена на ряд этапов.На первом этапе, начинающемся после вклкчения системы стабилизациипотока и подачи частоты 52 + х базосуществляется разгон механизма дооколосинхронной скорости, контролируемый трехпозиционным контуром регулирования частоты(скорости), Принятая структура контура регулирования О частоты при прстоянном моменте сухоготрения обеспечивает разгон механизма с постоянным ускорением, На:этомэтапе посредством ключа 13 контуррегулирования углового положения,фазного сдвига) остается отключенным 5 а в йнтеграторе регулятора 7 сигналомлогического блока 12 нелинейно уста-,навливаются нулевые начальные условия. На втором этаПе, начинающемсяпри вхождении рассогласовании частот О Ы- Ыв зону, нечувствительностиблока. 13, контур регулирования частоты отключается, включается контур регулирования Фазы и происходит втягивание фазовой: системы в синхронизмпри начальной частоте вреза СдсН, соответствующей середине интервала ееизменения. Направление движения системы определяется частотой Я + с(,баазчастоте Я+ о.60соответствует движе-ние вперед, а частоте Я -сс бв - движение назад. По окончании процессасинхронизации и после подачи сигнала "Оптимизация" включается подсистема поиска минимума дисперсии действительной.угловой или скоростной 5 ошибки фУнкции частоты среза фазовой системы.Для измерения дисперсий дейотвительной угловой или скоростной ошибки, являющихся мерой точности Фазо вой системы при регулировании соответственно угла поворота или скорости, в изобретении используются двасмещенных относительно друг другапо обороту лимба устройстваизмерения Фазовогв рассогласования, состоящих из двух фотооптических системи двух фазовых дискриминаторов б и15 работающих в синфазном режиме.. Фотоэлектрический датчик угловыхперемещений с обтюрационным сопряжением диаметрально противоположныхучастков растра ( см.фиг.2) содерйитдва осветителя 27 и 28 и два спаренных фотоприемника 3 и 16, каждыйиз которых состоит из двух фотодиодов, изготовленных на одном кристалле. Гармонические сигналы, сформированные в сдвоенных блоках 4 и 17поступают на фазовые дискриминаторыб и 15. Структура блока. вычисления фо дисперсии действительной угловойошибки изображена на фиг.3 . Выходные напряжения У и У идентичныхусилителей 21 и 22, предназначенныхдля усиления сигналов дискриминаторов 6 и 15, связаны с действительнойволяет при моменте нагрузки типа "сухое" трение получить в диапазоне скоростей 0,01-50 рад/с максимальный выигрыш в среднеквадратичной угловой ошибке в 7-10 раз, в среднеквадратичной ошибке по скорости5 в 4-5 раз. При датчике с обтюрационным сопряжением, диаметрально-про- тивоположных участков растра лимба диапазону скоростей 0,01-50 рад/с соответствуют: максимальная угловая ошибка - в пределах 1-0,1 угл.с., максимальная мгновенная относитель-. ная ошибка но скорости - в пределах . 0,2-0,001.Предлагаемая аддитивная фаэовая система управления прецизионным 15 . электроприводом может быть использована в имитаторах точных движений для испытания оптико-фотограФической аппаратуры, в стендах для аттестации датчиков угловых перемещений, угло- щ вых скоростей и линейных ускорений, в технологических процессах напыления тонких пленок, в прецизионных металлообрабатынакщих станках и в целом ряде других приложений, где требуется получать предельные динамические точности движения механизмов при изменении в широком диапазоне скорости электропривода или нагрузки,Формула изобретенияСистема управления электроприводом содержащая последовательно соФ35 единенцые регулятор тока, широтно- импульсный преобразователь, двигатель и датчик угла, первый и второй фотоприемники, выходы которых соединены с соответствующими первым и вторым формирователями гармонических 4 О сигналов, выходы. первого формирователя гармонических сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами первого фазового дискриминатора, третьи и четвертые входы которого соединены с соответствующимивыходами задающего генератора, первый выход первого фазового дискриминатора соединен с первым входом регулятора положения, второй выход - спервым входом частотного дискриминатора, а третий вход - со вторым входом частотного дискриминатора, второй выход двигателя соединен со вторым входом регулятора тока, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения точности системы, она содержит последовательно соединенныенелинейный блок и ключ и последовательно соединенные второй фазовыйдискриминатор, блок вычисления дисперсии, блок поиска минимума дисперсии и блок управления, выход которого соединен со вторым входом блокавычисления дисперсии, а через блокпоиска минимума дисперсии со вторымвходом регулятора положения, первыйвход которого соединен с третьим входом блока вычисления дисперсии, выход частотного дискриминатора соединен со входом нелинейного блокапервый выход которого соединен стретьим входом регулятора положения,а второй выход - с третьим входомрегулятора тока, выход регулятораположения - через ключ соединен спервым входом регулятора тока, первый и второй выходы второго формирователя гармонических сигналов соединены с соответствующими входами второго фазового дискриминатора, третийи четвертый входы которого соединенысоответственно с первым и вторым выходами задающего генератора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ 9 1513445,кл. 6 05 В 13/ОО, опублик. 1974 (прототип).824135 Составитель А.Лащев Техред Е.Гаврилешко, Корректор М.Шарохин Редактор, Т,Киселева Заказ 2108/68 Тираж 940 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППЦ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4.