Следящий привод

ОП ИКАНИЕ 6845 О 7ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советскин Сециалистицеских Республик(23) Приоритет ооударстаениый комитет СССР оо делам нзооретеннй и открытийпубликовано 05.09,7Дата опубликования о 0 08. 09, 79 72) Автор изобретеии Лонщаков 71) Заявитель(54) СЛЕДЯШИЙ ПРИВОД ение относится к обл И к первому вхо выход второго соединен со в его ол сумм ир рмирова томатик система ьчульсо частот 1 ет быть использовано в тя истанционн лителем одключен ьв управления п дин выход кому входу фругой череод-аналогющего бчока огорос о азовог о е мешен Извеящие приводы, содержатчик, сельсин-датчик ора,искримин еобразов тны след з второй ко вто ел сел тно зад му входу суммирувход которого соевого дискриминатосвязи,ощностивестных очник питания, ус рет и двигатель 1следящих приводов наиизобретению по технис вых ыход остат более бли ческой су жаший се сглаживающим фильтим к является привод, содердатчик, выход которого ом данн я ограни ин з етс начител живающе паздыва з. за емени сгла я вносит за итель со вторым форсов, сглаживающийого че ез силитель недостаток оси низких часто авления. роявляет ика пита но яркоисточ мер .нии я сельсинов, напр Гц, и при применеителя мощности тирис еля, управляющего б двигателем с гладк й имеет малую посто в каорного стром якочастоте 5 честве ус преобразоват действующимрем, которы через первый выпрямитель соединен спервым формирователем импульсов, селсин-датчик обратной связи, соединенный через второй выпряммирователем импульфильтр, выход котор р у мощности подключен к двигателю, выход первого формирователя импульсов соединен с первым делителем частоты, один выход которого подключен.к первому вх ду фазового дискриминатора, а другой через первый преобразователь код-анало диненра, а вром 2Недвода явлствие и го с едящего пр енное быстродей ной постоянной о фильтра, котоие в пронесс уп684507 3времени. В этом случае постоянная времени следящего привода практически пол. костью определяется постоянной времени сглаживающего фильтра, которая обратно пропорциональна частоте питания сель- синов.Целью изобретения является повышение быстродействия привода.Эта цель достигается тела, что в следящий привод введены первый и второй блоки фазоврашателей, первый и второй блоки выпрямителей, первый и второй блоки формирователей импульсов и первый и второй блоки кодирования, первые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей импульсов, к другим входам первого блока кодирования через последовательно соединенные первый блок формирователей импульсов, первый блок выпрямителей и первый блок фазовращателей подключен выход сельсин задатчика, к другим входам второго блока кодирования через последовательно соединенные второй блок формирователей импульсов, второй блок выпрямителей и второй блок фазоврашателей подключен выход сельсин-датчика обратной связи, а выходы первого и второго блоков кодирования соединены соответственно со входами первого и второго преобразователей код-аналог.На фиг. 1 представлена структурная схема следящего привода; на фиг. 2 то же с принципиальным выполнением некоторых блоков; на фиг. 3 - временные диаграммы следящего привода.Следящий привод содержит сельсинзадатчик 1, сельсин-датчик 2 обратной связи, источник питания 3, первый 4 и второй 5 выпрямители, первый 6 и второй 7 формирователи импульсов, первый делитель частоты 8, первый преобразователь код-аналог 9, фазовый дискриминатор 1 О, второй делитель частоты 1 1, второй преобразователь код-аналог 1 2, суммирующий блок 13, сглаживающий фильтр 14 усилитель мощности 15, двигатель 16, первый блок фазоврашателей 17, первый 18 второй 19 и третий 20 фазоврашатели первого блока фазоврашателей, первый блок выпрямителей 21, первый 22, второй 23 и третий 24 выпрямители первого блока выпрямителей первый блок формирователей импульсов 25, первый 26, второй 27 и третий 28 формирователи импульсов первого блока формирователей импульсов, первый блок кодирования 29, второй блок фазоврашателей 30, первый 31, второй 32 и третий 33 фазоврашатели второго блока фа зоврашателей, второй блок выпрямителей 5 34, первый 35, второй 36 и третий 37выпрямители второго блока выпрямителей, второй блок формирователей импульсов 38, первый 39, второй 40 и третий 41 формирователи импульсов второго блока 10 формирователей импульсов и второй блоккодирования 42.На фиг. 3 показаны сигнал 43 навыходе сельсина задатчика 1, сигнал 44 на выходе фазовращателя 18, сигнал 45 на выходе фазовращателя 19, сигнал 46 на выходе фазоврашателя 20, сигнал 47 на выходе выпрямителя 4, сигнал 48 на выходе выпрямителя 22, сигнал 49 на выходе выпрямителя 23, сигнал 50 на выходе выпрямителя 24, импульсы 51 на выходе формирователя импульсов 6, импульсы 52 на выходе формирователя импульсов 26, импульсы 53 на выходе формирователя импульсов 27, импульсы 54 на выходе формирователя импульсов 28, импульсы 55 на выходе преобразователя код-аналог 9, сигнал 56 на выходе сельсина-датчика 2, сигнал 57 на выходе формирователя 31, сигнал 3058 на выходе фазоврашателя 32, сигнал 59 на выходе фазоврашателя 33, сигнал 60 на выходе выпрямителя 51, сигнал 61 на выходе выпрямителя 35, сигнал 62 на выходе выпрямителя 62, сигнал 3563 на выходе выпрямителя 37, импульсы 64 на выходе формирователя импульсов 7, импульсы 65 на выходе формирователя импульсов 39, импульсы 66 на выходе формирователя импульсов 40, импульсы 67 на выходе формирователя 41, импульсы 68 на выходе преобразователя код-аналог 42, импульсы 69 на выходе фазового дискриминатора 10, постоянная составляющая 70 в импульсах на выходе фазового дискриминатора 10, пульсирующий сигнал 71 на входе сглаживающего фильтра 14 и постоянная составляющая 72 в пульсирующем сигнале на выходе сглаживающего фильтра 14.Следящий привод работает следующимобразом.Сельсин-задатчик 1 и сельсин-датчик2 обратной связи питаются от общего источника питания 3, который представляет собой трехфазный генератор синусоидальных напряжений, сдвинутых относительно друг друга на 120 эл, град, Трехфазные обмотки статоров задатчика 1 и1 О 15 20 ЭО Э 540 45 50 55 5 68 дагчцкп 2 создают в цих вращаюццеся мвнитцгзе гготоки, которые наводят В однофвзцых обмотках роторов сцнусоидальные сигналы постоянной амплитуды, фаза которых определяется положением валов задатчцка ц дат гика. С выходов одцофазцых обмоток роторов задатчика 1 и датчика 2 сццусоидальные сигналы поступают на входы блоков фазовращателей 17 и 30, Каждый фазовращатель поворачивает фазу на величину, определяемую количеством фазоврашателей в блоке и номером фазоврагцателя в блоке, причем сдвиги фаз между соседними синусоидвльными сигналами на входе и выходах одного блока фазовра;цателей равны между собой ц в сумме составляют 180 эл. град, Б рассматриваемом примере первые фазоврашателц 18 и 31 поворачивают фазу ца 45 эл. градвторые фазовращатели 19 и 32 - на 90 эл. град, третьи - фазовращатели 20 и 33 - на 135 эл, град. В результате сдвиг фаз между синусоидальными сигналами на входе блока фазовращателей и на выходе первого фазовращателя этого блока равен сдвигу фаз между синусоидальными сигналами на выходах первого и второго фазоврацгателей одного блока, сдвигу фаз между сицусоядальныл 4 и сигналами на выходах второго и третьего фазовращателей одного блока, сдвигу фаз между синусоцдальцыми сигналами на выходе ц входе третьего фазоврашателя и равен 45 эл. град. При этом сумма всех сдвигов фаз между сццусоцдальными сигналами на входе и выходах одного блока фазоврашвтелей составляет 180 эл,град, Синусоидальцые сигналы с выходов задатчика 1 ц датчика 2 поступают на входы выпрямителей 4 и 5, а сицусоидальные сигналы с выходов фазовращателей 18 - 20 первого блока фазовращателей 1 7 и синусоцдальные сигналы с выходов фазовра швтелей 31 - 33 второго блока фазоврвщателей 30 - соответственно на входы выпрямителей 2 2 - 24 первого блока выпрямителеи 21 и на входы выпрямителей 35 - 37 второго блока выпрямителей 34, где формируются остроконечные сигналы удвоенной частоты. Так как при удвоении частоты удваивается фаза, то сдвиг фаз между соседними остроконечными сигналами, поступаюццмц с выхода выпрямителя 4 на вход формирователя импульсов 6 и с выходов выпрямителей 22-24 блока выпрямителей 21 на входы формирователей импульсов 26-28 4507 6 блока формирователей импульсов 25, составляет 90 эл, градв сумма этих сдвигов фаз равна 360 эл. град, Аналогичносдвиг фаз между соседнцмц остроконечными сцгналамц, поступающими с выходавыпрямителя 5 на вход формирователяимпульсов 7 и с выходов выпрялгцтелей35 - 37 блока выпрямителей 34 навходы формирователей импульсов 3941 блока формирователей импульсов 38,составляет 90 эл. град ц сумма этихсдвигов фаз равна 360 эл. град. Формирователи импульсов 6, 7, 26, 27, 28,39, 40 и 41 формируют узкие импульсыс крутымц фронтами, которые постуггаютна блокн кодирования 29 и 42, причемимпульсьг, поступающие с выходог. формирователей импульсов 6 ц 7 ца нулевыевходы блоков кодирования 29 и 42, кодируют в них число О. Импульсы, поступающие с выходов формирователей импульсов 26 ц 39 на первые входь блоковкодирования 29 ц 42, кодируют в нцхчисло 1. Импульсы, поступаю:ице с выходов формирователей импульсов 2 7 ц40 на вторые оды блоков кодирования 29 ц 42, кодиругот в нцх число 2.Импульсы, поступающие с выходов фо -мирователей импульсов 28 и 41 натретьи входы блоков кодирования 29 ц42, кодируют в них число 3. С выходовформирователей имггульсов 6 ц 7 импульсы поступают на входы делителей часто=ты 8 ц 11. С выходов делителей частоты 8 и 11 и с вьгходов блоков кодированця сцгна;ы поступают цв входыпреобразователей код-аналог 9, 1 2, гдеформируются ступенчато нарастаюшце гглообразные импульсы, период, гторыхравен периоду импульсов, поступаюнихс выходов делителей частоты 8 и 11 навходы дискриминатора 1 О, а период ступенчатого цзлгененця равен периоду между импульсами, поступающими с выходовдвух соседних формирователей импульсов,т. е, с выходов формирователей импульсов, сдвиг фаз между выходи.гмц импульсами которых равен 90 эл, град., например, л 4 ежду выходными цмпульсамц формирователей 27 и 28. Вели;цца каждого ступенчатого измецеггця остояцца,Размах пилообразных цмцу;ц,сов по-.тоянен и равен величине неступец втого,изменения, умноженной ца .гаксцмальноечисло, которое может посту тить ца входы преобразователя код аго. Во время поступления числа 0 а оба входаодного преобразователя код-:галог с,выхода этого преобразователя коц-ана- лог на вход блока суммирования 13 поступает нулевой сигнал и с выхода делителя частоты на вход фазового цискримицвторв 10 также поступает импульс, На выходе фазового дискриминатора 10 формируются прямоугольные импульсы, размах которых больше размаха пилообразных импульсов, формируемых преобразователем коп-аналог, на величину одного ступенчатого изменения, а постоянная составляющая в этих импульсах пропорциональна сдвигу фаз между синусоидальными сигналами, поступающггми с выходов роторов задатчика 1 и датчика 2, который, в свою очередь, пропорционален разности углов поворота роторов эадатчика 1 и датчика 2. В результате суммирования всех импульсов, поступающих на входы блока суммирова ния 13, в нем формируется пульсирующий сигнал, постоянная составляющая которого равна постоянной составляющей в выходных импульсах фазового дискриминатора 10, Период пульсаций равен периоду между импульсами, поступающими с выходов двух соседних формирователей импульсов, и размах пульсаций равен величине ступенчатого изменения. С выхода блока суммирования 13 на вход сглаживающего фильтра 14 поступает пульсирующий сигнал, постоянная составляющая которого равна постоянной составляющей в выходных импульсах фазового дискриминатора 1 О, период пульсаций этого сиг 35 нала меньше периода выходных импульсов фазового дискриминатора 10 в (В+4) раз и размах пульсаций этого сигнала меньше размаха выходных импульсов в40 ( гт 1+1) раз, Сглаживающим фильтром 14 сигнал сглаживается, т. е. выделяется постоянная составляющая этого сигнала, поцается на вход усилителя мощности 16 и далее на цвигатель 1 б с запаздыванием, определяемьгм постоянной времени сглаживающего фильтра 14, Если при отсутствии разности углов поворота ро торов задатчика 1 и датчика 2 вал звдатчика 1 не врагцается, то нет сдвига50 фаз между синусоидальными сигналами, поступающими с выходов роторов эацатчикв 1 и датчика 2, поэтому постоянная составляющая пульсирующего сигнала на входе сглаживающего фильтра 14 равна55 нулю, и сигнал нв выхоце сглаживающего фильтра 14 равен, нулю. В результате сигнал нв выходе двигателя 16 окавращается. Если при этом резко начать вращать ввл эадатчпка 1 и ггродагжать вращение с постоянной скоростью, то в первый момент времени двигатель 16 вращаться це буцет, В результате появляется сдвиг фаз между синусоидальными сигналами ца выходах роторов зацатчика 1 и датчика 2, в в пульсирующем сигнале на входе Сглаживающего фильтра 1 4 появляется постоянная составляющая, пропорциональная этому сдвигу фаз. Однако на выходе сглаживающего фильтра 14 постоянная составляющаяпоявляется с запаздыванием, определяемым постоянной времени этого фильтра. В результате вращение вала датчика 2 начинается с запаздыванием и тем большим, ч м больше постоянная времени сглаживающего фильтра 14. Если после полного набора скорости валом датчика 2 резко остановить вал задатчикв 1, то аналогично вышеописанному набору скорости ввл датчика 2 остановится с запаздыванием и тем большим, чем больше постоянная времени сглаживающего фильтра 14. Постоянная времени сглаживающего фильтра 14 прямо пропорциональна периоду и размаху пульсаций в пульсирующем сигнале, поступающем на его вход.Использование новых элементов-локов фазовращателей, блоков выпрямителей, блоков формирователей импульсов и блоков кодирования выгодно отличает предлагаемый следящий привод от укаэанного прототипа, так как позволяет уменьшить постоянную времени сглаживающего фильтра и (ГО+1) раз и таким2образом резко увеличить быстродействие следящего привоца. В рассмотренном при-.мере, когда количество фазовращателей в каждом блоке фаэовращателей равно трем, т, е, Гг 1 =3, постоянная времени сглаживающего фильтра может быть уменьшена в шестнадцать раз, При применении малоицерционного двигателя с гладким якорем и тиристорного усилителя мощности такое уменьшение постоянной вре мени сглаживающего фильтра увеличивает быстродействие слецящего привоца в шестнадцать раз. Кроме того,традиционноеповышение быстродействия прОтотипа путем увеличения частоты питания сельсинов не позволяет получить такого же результата, что в предлагаемом следящем приводе. Например, если частота питаниясельсинов в прототипе выбрана равной50 Гц, то.для повышения быстродействияв шестнадцать раз требуется увеличить частоту питания сельси 1 ов до 50 х 16 900 Гц, Однако известные сельсины имеют частоту питания 50 Гц или 400 Гц. Немаловажен и тот факт, что повышение быстродействия прототипа путем повышения частоты питания сельсинов требует применения преобразователя частоты для запитки сельсинов, в то время как питание сельсичов в предлагаемом следящем приводе может быть осуществлено от промышленной сети.Эффективность изобретения состоит в увеличении быстродействия, что необходи 15 мо в связи со все более широким применением тиристорных преобразователей с быстродействующими двигателями.20формула изобретенияСледящий привод по авт. св.461410, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия привода, он содержит первый и второй блоки фазовращателей, первый и второй блоки выпрямителей, первый и второй блоки формирователей импульсов ипервый и второй блоки кодирования, первые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей импульсов, к другим входампервого блока кодирования через последовательно соединенные первый блок формирователей импульсов, первый блок выпря -мцтелей и первый блок фазовращателейподключен выход сельсин-оадатчцка, кдругим входам второго блока кодирования через последовательно соединенные втсрой блок формирователей импульсов, второй блок выпрямителей и второй блок фазовращателей подключен выход сельсиндатчика обратной связи, а выходы первого и второго блоков кодирования соединены соответственно со входами первогои второго преобразователей код-аналог.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР308413, кл. б 05 Б 11/26,15.09.69,2, Авторское свидетельство СССР461410, кл. 6 05 В 11/26, 04.06.7368 1507 Редактор Заказ 52 6/41 ясное 13 Я И И Ф 7 Я И г О Составитель Г. Романченкофельдман Техред и. Бабурка Корректор Л. Ливрищ Тираж 1015 По И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 5, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5