Следящий электропривод

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИ РЕСПУБЛИК 2(.1) 4 0 05 В 11/1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН А 35А,Федоров ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 01 НРЫТИЙ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРУ 615452, кл. О 05 В 11/14, 1976.(57) Изобретение относится к области станкоинструментальной техники,может найти .широкое применение приуправлении станками с программнымуправлением, устройствами цифровойобработки изображений в,сканирующихустановках и т.д. и я,ляется усовершенствованием известного следящегоэлектропривода по а.с. В 615452. Вэлектроприводе решается задача управления в зависимости от моментанагрузки и ее текущего положения.Прирешении этои задачи на вход измерителя датчика рассогласования подается знакопеременная величина, характеризующая расстояние до требуемой позиции, измеренной числом единичныхшагов шагового датчика. Эта величина сравнивается с выходным сигналомшагового датчика, Сигнал рассогласования подается на один из входов блока анализа и переключения режимовдвижения, на остальные входы которого подаются сигналы с выходов ждущего генератора импульсов и генератора низкой частоты и который формирует сигнал управления. Сигнал управления подается на вход двигателя постоянного тока, вал которого черезредуктор. кинематически связан с нагрузкой и шаговым датчиком, Выходнсрсигнал шагового датчика поступает науправляемый вход ждущего генератораимпульсов, Кроме того, генератор низкой частоты выполнен управляемым.Наего управляющий вход подается выходной сигнал реверсивного счетчика.Навходы реверсивного счетчика подаются сигнал, пропорциональный знакурассогласования, и сигнал с выходафиксатора останова электродвигателя,Ь ил, 1259207Изобретение относится к станкоинструментальной технике, может найти широкое применение при управлениистанками с программным управлением,,устройствами цифровой обработкиизображений в сканирующих установкахи т.д. и является усовершенствованием следящего электропривода по авт.св. У 615452.Целью изобретения является ловышение быстродействия электропривода,На фиг. 1 приведена блок-схемаэлектропривода; на фиг. 2 - циклограмма работы электропривода; нафиг. 3 " принципиальная схема нульоргана; на Фиг. 4 - принципиальнаясхема блока анализа и переключениярежимов движения; на Фиг, 5 - принципиальная схема 4 йксатора останова; на фиг, 6 - принципиальная схема генератора низкой частоты.Следящий электропривод содержитдатчик 1 рассогласования, нульорган 2, ждущий генератор 3 импульсов, блок 4 анализа и переключениярежима движения, генератор 5 низкойчастоты, двигатель 6 постоянноготока, редуктор 7, реверсивный счетчик 8, датчик 9 шагов, фиксатор 10останова, вход 11 и выход 12 нульоргана,2, первый, второй и третийвходы 13-.15 и выход 16 блока 4 анализа и переключения режимов, вход 17 ивыход 18 генератора 5 низкой часто-,ты, элемент 19 выделения Фронтов импульсов, счетный триггер 20, элементИ 21, генератор 22, элемент 23 выделения фронтов импульсов, дешифратор24, двоичный счетчик 25, элементыИ 26 и 27, триггеры 28 и 29, элементы И 30-32, триггер ЭЗ, элементыИ 34 и 35, элемент ИЛИ 36, элементИ 37, элементы И-ИЛИ 38 и 39, элемент ИЛИ 40, усилители 41 и 42 мощности, элемент И 43, генератор 44импульсов, двоичный счетчик 45, де -шифратор 46, генератор 47 импульсов,двоичный счетчик 48, компаратор 49и триггер 50,На фиг.1-6 приняты следующие бук-.венные обозначения Ю - выходной1сигнал датчика шагов; х х - выходные сигналы дешифратора 24; хвыходной сигнал триггера 29; хз - выходной сигнал триггера 33; х " выходной сигнал элемента И 30; хб -выходной сигнал ждущего генератора3 импульсов; Б - выходной сигнал501, при д 9, = 0;х 1 О, при д 9; = О,где 6 9 - некоторая заданная пороговая величина.55 В исходном состоянии, т.е. когдарассогласование отработано, триггеры 28, 29 и 33 находятся в состояниилогического нуля, а на верхнем и нижблоКа 4 анализа и переключения режимадвижения или входной сигнал двигателя 6; 9 - заданное расстояние дотребуемой позиции; Р - знак рассог 5 ласования.Нуль-орган 2 содержит элемент 19выделения фронтов импульсов, счетный "триггер 20 и элемент И 21 (Фиг.З).Блок 4 анализа и переключения режимов движения содержит генератор 22,элемент 23 выделения Фронтов импульсов, дешифратор 24, двоичный счетчик 25 элементы И 26 и 27, триггеры28 и 29, элементы И 30-32, триггер 33,элементы И 34 и 35, элемент ИЛИ 36,элемент И 37, элементы И-ИЛИ ЗВ и 39,элемент ИЛИ 40, усилители 41 и 42мощности, элемент И 43 (Фиг.4).Фиксатор 1 О останова содержитгенератор 44 импульсов, двоичныйсчетчик 45 и дешифратор 46 (Фиг.5).Генератор 5 низкой частоты содержит генератор 47 импульсов двоичныйсчетчик 48, компаратор 49 и триггер 50 (фиг,6),Электропривод работает следующимобразом.Расстояние до требуемой позициизадается энакопеременной величинойЗ 0 9 , измеряемой числом шагов датчика 9 шагов (Фиг.1). Датчикрассогласования в зависимости от направления вращения двигателя 6 постоянного тока суммирует или вычитает им 35 пульсы, поступающие с выхода датчика 9 шагов. Полученная таким образомвеличина рассогласования Ь 9; поступает в блок 4 анализа и переключения режимов движения, На вход нуль 40 органа 2 поступает сигнал, характеризующий знак Р рассогласования д 9, .В блоке 4 анализа и переключения режимов движения (Фиг,4) сигнал рассогласования поступает на вход дешиф.45 ратор24, имеющего следующую Функцию переключенииО, при б 9, б 6; х1, прид 9 бОнем по схеме выходе дешифратора 24 - сигнал логической единицы. Работа логического узла, содержащего элементы И 34 и 35, элементы ИЛИ 36, элемент И 37, элементы И-ИЛИ 38 и 39, 5 элемент ИЛИ 40, усилители 41 и 42 мощности и элемент И 43, описывается следующими логическими уравнениягде Е 2 входные сигналы усилителей 41 и 42 мощности,знак выходного сигнала 5датчика 1 рассогласования,выходные сигналы дешифратора 24,выходные сигналы триггеров 29 и 33,выходной сигнал элемента И 30,выходной сигнал ждущего генератора импульсов,х х Эх4 хй При 2, =0 и 2 = 0 двигатель бпостоянного тока не вращается.При 2 = 0 и 2 = 1 двигатель 6 постоянного тока вращается против 30 часовой стрелки.При 2 = 1 и Е = 0 двигатель 6гпостоянного тока вращается по часовой стрелке. В исходном состоянии 2,=0,2=0, 35Рассмотрим работу следящего элект ропривода в момент времени, когда рассогласование отлично от нуля. При этом на верхнем и нижнем по схемевыходах дешифратора 24 (если ь 6,)ь 0 ) 40 сигналы логического нуля. Сигнал логического нуля на.верхнем по схеме выходе дешифратора 24 разрешает переключение триггера 29 сигналом, пос тупающим с выхода датчика 1 рассог ,ласования на второй вход элемента И 26 После переключения триггера 29 изменяется состояние указанного логического узла, содержащего элементы 34-43. В результате чего с его выхода на двигатель 6 постоянного тока начинает поступать напряжение, по полярности совпадающее со знаком величины ь 6;что вызывает наискорейший разгон и вращение двигателя 6 постоянного тока.При достижении рассогласования фиксированной величины ь 6(фиг,2, мо-О2, Рх х х (х ч,. х )ччРх х х х х4 Й 2 мент времени 1 ) дешифратор 24 (фиг,4) выдает единичный сигнал с верхнего по схеме выхода. После этого с выхода указанного логического узла, содержащего элементы 34-43,на двигатель 6 постоянного тока подаются импульсы напряжения, период следования и длительность которых опре" деляются выходными импульсами ждущего генератора 3 импульсов, поступающими на вход 14 блока 4 анализа и переключения режимов движения. Тормозящее деиствие импульсов прямопропорционально скорости вращениядвигателя 6 постоянного тока. По мере замедления вращения временнойинтервал Т между тормозящими импульсами увеличивается.Измерение интервала Т осуществляется с помощью генератора 22, элемента 23 выделения фронтов импульсов,дешифратора 24, двоичного счетчика 25, элементов И 26 и 27 и триггера 28 следующим образом.Элемент 23 выделения фронтов импульсов выделяет передние фронты тормозящих импульсов. Короткие импульсынапряжения, соответствующие переднимфронтам тормозящих импульсов, поступают на вход установки нуля двоично- .го счетчика 25. Последний за интервал времени Т считает импульсы напряжения, поступающие с выхода генератора 22. По мере замедления вращения двигателя 6 постоянного тока вре.менной интервал времени Т между тормозящими импульсами увеличивается.При достижении интервалом Т некоторой величины Т двоичный счетчик 25переполняется и устанавливает триггер 28 в состояние логической единицы, тем самым разрешая через элементы И 30 и 32 сигналом с выхода генератора 5 низкой частоты переключитьтриггер 33. После этого с выходауказанного логического узла, содержащего элементы 34-43, на вход двигателя 6 постоянного тока подаются импульсы напряжения. Временное положение этих импульсов соответствует выходным импульсам генератора 5 низкойчастоты, а полярность определяетсязнаком рассогласования 694Рассмотрим работу генератора 5низкой частоты (фиг.б),С выхода генератора 47 импульсов импульсы напряжения поступают на вход двоичногосчетчика 48, При переполнении послед 1259207 Ьнего на его предпоследнем выходе "2 -1" появляется импульс напряжения, который устанавливает триггер 50 в состояние логической единицы. Двоичный счетчик 48 продолжает считать поступающие на его вход импульсы напряжения и в некоторый момент времени на его выходе установится код, совпадающий с кодом на входах цифрового компаратора 49. Цифровой компара О тор 49 осуществляет сравнение двух двоичных чисел А и В. Логика его работы описывается выражениемО, при А В",1, при А = В, 5 где Е - выходной сигнал цифрового комнаратора 49,При совпадении".кодов цифровой компаратор 49 Формирует на выходе сиг 20 нал логической единицы, который устанавливает триггер 50 в состояние логического нуля. При дальнейшем поступлении импульсов на вход двоично 25 го счетчика 48 ситуация повторяется, Таким образом, на выходе триггера 50 появится последовательность импульсов напряжения низкой частоты, Период импульсов напряжения низкой частоты определяется разрядностью двоичного счетчика 48, а длительность - двоичным кодом на входах В цифрового.компаратора 49. Чем больше по абсолютной величине двоичный код, тем длиннее импульс напряжения. 35На входы В компаргтора 49 посту.пают двоичные сигналы с реверсивного счетчика 8, Параметры выходных импульсов генератора 5 ниакой частоты определяются значением Кода, заносимого в реверсивный счетчик 8 н момент задания величины ВВследствие неравномерности момента нагрузки в зависимости от ее текущего положения в известном электро приводе возможны его недорегулирование или перерегулирование. Увеличение момента нагрузки может привести к останову привода, а уменьшение момента - к длительному колебательному процессу относительно заданной по. зицииеВ электроприводе Фиксатор 10 останова (Фиг.5) анализирует поступле- ние импульсов с выхода датчика 9 ша-. гов эа интервал времени заполнения двоичного счетчика 45 до состояния, на которое реагирует дешифратор 46. С выхода 19 фиксатора 1 О остацова сигнал поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 8, значение кода увеличивается на единицу и тем самым увеличивается длительность импульсов, вырабатываемых генератором 5 низкой частоты. Если после этого вновь фиксируется останов, то описанная ситуация повторяется, и так до тех пор, пока электропривод не начнет двигаться к заданной позиции.Возможен и другой случай - уменьшение момента нагрузки на валу двигателе 6 постоянного тока, Это приводит к тому, что длительность импульсов низкой частоты для данного момента становится больше необходимой,и при достижении нулевого рассогласования электропривод не успевает остановиться и проходит заданную позицию. Знак рассогласования при этом меняется на обратный, а блок 4 анализа и переключения режимов движения переключает двигатель 6 постоянного тока на противоположное движение. Рассмотренная. ситуация может повториться несколько раз, что заметно снижает быстродействие известного элект ропривода. В предлагаемом электро- приводе на вход 11 нуль-органа 2 (фиг.З) поступает сигнал, характеризующий знак рассогласования, Элемент 19 выделения фронтов импульсов вырабатывает на двойное изменение знака рассогласования два импульса, первый из которых устанавливает счетный триггер 20 в единичное состояние, а второй проходит на выход 12, Импульс напряжения с выхода 12 ,нуль-органа поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 8. Значение записанного н нем кода уменьшается на единицу, тем самым уменьшает. ся длительность импульсов низкой час. тоты, вырабатываемых генератором 5униэкои частоты, Если переход через точку нулевого рассоГласования понто. рится, то длительность импульсов ниэ кой частоты будет еще уменьшена, и так до тех пор, пока не будет найдена номинальная длительность импульсов низкой частоты для этого положения вала двигателя 6 постоянного тока.При достижении нулевого рассогласования дешифратор 24 (фиг.4) на нижнем по схеме выходе формирует сигнал, который при совпадении с импульсом1259207 7низкой частоты, поступающим с входа 15, устанавливает триггеры 29 и 33, а также триггер 28 через элемент И 31 с инверторами на входах в нулен вое состояние, При этом логическии узел,ел содержащий элементы 34-43,сни 6 мает напряжение с входа двигателя постоянного тока. Таким образом, предлагаемый следя 10 щий электропривод имеет возможность самонастраиваться на оптимальную длительность импульсов низкой частоты при движении в непосредственной близости от заданной позиции, что снижа ет требования к его настройке и зна 8чительно повышает скорость отработки рассогласованияформула изобретения Следящий электропривод по авт.св. У б 15452, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в нем дополнительно установлены нуль-орган, фиксатор останова и реверсивный счетчик, соединен-, ный выходом с управляющим входом генератора низкой частоты, а входамис выходами нуль-органа и фиксатора останова, подключенных входами к выходам соответственно датчика рассогласования и датчика шагов.Патай актор В.Даик Корректор каэ 519/44 сно Производственно-полиграфическое предприятие, г.укго ул.Проектная,Тирак ВНИИПИ Государств по делам изоб 113035, Москва, Ж36 Подпиенного комитета СССРретений и открытий