Устройство для регулирования частоты вращения электропривода

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1780081 9) 51)5 6 05 0 13 тиче- льзоости печаГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) САНИЕ ИЗОБ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Киевский научно-исследовательский и конструкторский институт периферийного оборудования(56) Авторское свидетельство СССР М 1386959, кл, 6 05 В 13/02, 1988.Акцептованная заявка Японии М 61 - 37871, кл. Н 02 Р 5/00, 1986.Заявка ЕПВ М 0124642, кл. 6 05 О 13/62, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВО- ДА(57) Изобретение относится к автом скому управлению и может быть исп вано в системах стабилизации ско электропривода алфавитно-цифровых Изобретение относится к системам управления автоматизированным электроприводом и может быть использовано в устройствах с возможностью отключения динамической нагрузки, например, в печатающих устройствах ЭВМ.Известно устройство для регулирования частоты вращения электроприводэ, содержащее блок регулирования, преобразователь частота - код, импульсный датчик частоты вращения и двигатель.Известно также устройство для регулирования частоты вращения электропривода, содержащее дополнительно постоянное запоминающее устройство,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство тающих устройств. в которых предусмотрена воэможность отключения от привода динамической нагрузки, Цель изобретения - повышение динамической точности поддержания заданной частоты вращения злектропривода. Указанная цель достигается за счет введения перед рабочим режимом специального режима настройки, во время которого производится коррекция погрешностей дискретного датчика угловой скорости электропривода, Благоприятные условия для такой коррекции обеспечиваются отключением от привода переменной динамической нагрузки, уменьшением коэффициента усиления регулятора в режиме настройки и его полным отключением во время записи фактических параметров импульсов, поступающих с дискретного датчика угловой скорости электропривода. 8 ил. для регулирования частоты вращения, со-. держащее блок регулирования, сумматор, коммутатор, блок памяти, блок управления режимами, блок контроля рассогласования частоты вращения, импульсный датчик частоты вращения и двигатель.В этом устройстве сигнал рассогласования получают сравнением предварительно записанных параметров тахоимпульсов с параметрами соответствующих тахоимпульсов с датчика частоты вращения,Недостатком этого технического решения для электроприводов с переменной динамической нагрузкой и неидеальной механической передачей является низкая динамйческая точность из-зэ ухудшения точности записи в память фактических зна 178008110 чений параметров тахоимпульсов при перепадах нагрузки и наличии упругих звеньев и люфтов в механической передаче,Целью изобретения является повышение динамической точности эа счет повышения точности записи фактических параметров тахоимпульсов длл электроприводав с переменной динамической нагрузкой и механической передачей, имеющей упругие звенья и люфты,Поставленная цель достигается тем, что В устройстве для регулирования частоты вращения электропривода, содержащем блок регулированил, информационный вход которого подключен к выходу цифрового блока сравнения, вход сложения которого подключен к выходу коммутатора, первый информационный вход которого лвляетсл задающим Входом устройства, а второй информационный вход подключен к выходу блока памяти, управляющие входы коммутатора и блока г 1 амяти соединены с выходом блока переключения режима, информационный Вход которого подключен чврез блок контролл рассогласования частоты вращения к Выходу цифрового блока сравненил, а вход синхронизации - к выходу импульсного датчика частоты Вращения, механически связанного с Валом электропривода, подкл ючен ного к выходу блока регул и рова ния, информационный ВХОД блока памяти и ВХОД Вычитания цифрового блока сравненил г 1 ОД- ключены через преобразователь частота - код к выходу импульсного датчика частоты Вращения, а блок регулирования имеет дополнительный управляющий вход, подключенный к управляющему Выходу блока переключения режима, причем вход включения и Выход готовности блока переключенил режима являются соответствующими Входам и Выходам устаайстВВ.Поставленнал цель достигается также и тем, что блок регулирования содержит переключатель коэффициента передачи, оегуллтар, фильтр, запомина 1 ащуО ячейку, выходной коммутатор и усилитель мощности, причем информационный вход переключателл коэффициента передачи является информационным входом блока регулирования, Выход переключателя коэффициента передачи подключен к Входу регулятора, выход которого подключен через фильтр к входу запоминающей ячейки, Выход которой подключен к первому информационному входу Выходного коммутатора. второй информационный вход которого соединен с выходом регулятора, а выход - с входом усилителя мощности, Выход которого явллется выходом блока регулированил, управляощий Вход которого образуют управллющие входы запоминающей ячейки, выходного коммутатора и переключателя коэффициента передачи,Кроме того, поставленная цель дастигаетсл тем, что блок переключения режима содержит счетчик, задатчик постоянного кода, компаратор и формирователь управляющих сигналов, причем вход сброса счетчика и первый вход формирователя управляощих сигналов соединены с входом Включения блока переключения режима, счетный вход счетчика и второй вход формирователя управляющих сигналов соединены с входом синхронизации блока переключенил режима, первый вход разрешения счета счетчика и третий вход формирователя управллющих сигналов соединены с информационным входом блока переключения режима, выход счетчика подключен к первому входу компаратора, к второму входу которого подключен выход задатчика постоянного кода, выход компаратора подключен к второму входу разрешения счета счетчика, четвертому входу формирователя управляющих сигналов и лвляетсл выходом готовности блока переключения режима, управляющим Выходом которого является выход формирователл управляющих сигналов,Отличием заявляемого устройства от прототипа являетсл то, что блок регулирования имеет дополнительный управлвощий вход, подключенный к управляющему выходу блока переключения режима, имеющего вход включения и выход готовности, чта позволяет отключать динамическую нагрузку и изменяь передаточную характеристику блока регулирования на время записи параметров тахоимпульсов в память, Эта дает возможность повысить точность записи параметров и соответственно точность регулирования электропривода.Кроме того, заявляемое устройство отличается тем, что в блоке регулираванил на усилитель мощности сигнал подается с коммутатора, что поэвсляет подключать к дви.гателю постоянный сигнал управления, получаемый усреднением с помощью фильтра и фиксируемый в запоминающей ячейке. Это дает возможность во время записи параметров отключить цепь обратной связи па скорости, что уменьшает Влияние люфта на точность записи,Заявляемое устройство отличаетс. также и тем, что блок переключения режима содержит счетчик, соединенный с компаратаром, позволвощие задержать выдачу сигнала готовности после достижения номинальной скорости на время, необходимое для записи параметров определенного числа тахоимпульсав, при этом не двигатель5 10 15 20 25 30 35 45 50 55 может подаваться, например, постоянный сигнал. Это дает возможность уменьшить влияние переходных процессов электро- привода на точность записи,На фиг,1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - структурная схема блока регулирования; на фиг.3 - структурная схема блока переключения режима; на фиг,4 - схема формирователя управляющих сигналов; на фиг.5 - временные диаграммы сигналов; на фиг.6 - алгоритм работы устройства; на фиг,7 - алгоритм работы устройства с отключением обратной связи на время записи; нэ фиг.8 - алгоритм работы блока контроля рассогласования частоты вращения,Устройство содержит блок 1 регулирования, блок 2 переключения режима, сумматор 3, используемый в качестве цифрового блока сравнения, коммутатор 4, блок 5 памяти, блок 6 контроля рассогласования частоты вращения, импульсный датчик 7 частоты вращения, механически связанный с валом двигателя 8 и преобразователь 9 частота-код,Блок 1 регулирования содержит табличное запоминающее устройство 10, выполняющее функцию изменения коэффициента передачи, цифровой регулятор 11, цифровой фильтр 12 низких частот, регистр 13,являющийся запоминающей ячейкой, выходной коммутатор 14 и усилитель 15 мощности с широтно-импульсной модуляциейвыходного сигнала. Блок 2 переключерия режима содержит счетчик 16, компаратор 17. формирователь 18 управляющих сигналов и эадатчик 19 постоянного кода. Формирователь 18 управляющих сигналов содержит схему ИЛИ 20,схему И 21 и адрсный счетчик 22.Устройство работает следующим образом,При включении устройства нэ двигатель 8 начинает поступать с блока 1 регулирования сигнал управления, вырабатываемый из сигнала рассогласования, получаемого сравнением в сумматоре 3 кода, поступающего с коммутатора 4, с кодом фактической частоты вращения, поступающим через преобразователь 9 частота-код с импульсного датчика 7 частоты вращения, при этом на выход коммутатора 4 поступает заданный код частоты вращения, а коды фактической частоты вращения (периода следования тахоимпульсов) заносятся по каждому тахоимпульсу в соответствующие им ячейки блока 5 памяти (фиг.1).Блок 6 контроля рассогласования частоты вращения служит для определения момента достижения номинальной частоты вращения, т.е. установившегося значения частоты вращения, равного заданному. На вход блока 6 с выхода сумматора 3 поступает кодовый сигнал рассогласования частоты вращения, а с выхода блока 6 снимается сигнал "Режим", поступающий на информационный вход блока 2 переключения режима и вырабатываемый при достижении номинальной частоты вращения, Определение момента достижения установившейся заданной частоты вращения иллюстрируется алгоритмом 6, приведенным на фиг.8. Поступающие на вход блока 6 разностные коды Ь Т 1 суммируются (интегрируются),- после чего проверяется соответствие допускам как мгновенного значения Ь Т 1, так и накопленной ошибки Ь Я, В случае нахождения Ь Т 1 и Ь 3 вне эоны допусков сигнал "Режим" не вырабатывается. в противном случае производится подсчет числа вхождений в допуск и при достижении заданного числа Ь ("- числа тэхоимпульсов на 2 - 3 оборота) вырабатывается сигнал "Режим", свидетельствующий о достижении номинальной частоты вращения.Блок 2 переключения режима определяет режимы работы блока 1,регулирования, коммутатора 4 и блока 5 памяти. После окончания записи в блок 5 памяти, блок 2 переключения режима вырабатывает сигнал "Готовность", поступающий на печатающее устройство и разрешающий печать, при этомна выход коммутатора 4 поступают записанные в блок 5 памяти коды частоты вращения (периода следования тахоимпульсов), учитывающие технологический разброс изготовления синхрометок импульсного датчика 7 частоты вращения, с которыми и сравниваются в процессе дальнейшей работы соответствующие коды, поступающие на сумматор 3 через преобразователь 9 частота-код с импульсного датчика 7 частоты вращения,, Основой блока 1 оегчлиоования является цифровой регулятор 11 (фиг,2). Алгоритмы регулирования закладываются в память цифрового регулятора 11 (например, микропроцессорного). Между входом цифрового регулятора 11 и входом блока 1 регулирования включено табличное запоминающее устройство 10, часть адресных входов которого подключена к входу управления блока 1 регулирования и используется для переключения таблиц перекодировки входного кода; т.е. для изменения передаточной характеристики блока 1 регулирования. На время записи кодов в блок 5 памяти коэффициент передачи табличного запоминающего устройства 10 уменьшается в несколько рэз, 1780081причем до достижения номинальной частоты вращения на усилитель 15 мощности подается через выходной коммутатор 14 сигнал с выхода цифрового регулятора 11, одновременно этот сигнал усредняегся цифровым фильтром 12 низких частот, При достижении номинальной частоты вращения выходной сигнал цифрового фильтра 12 низких частот запоминается в регистре 13 и подается на усилитель 15 мощности через выходной коммутатор 14 вместо сигнала с регулятора 11 на протяжении двух оборотов шрифтоносителя, при этом запись кодов в блок 5 памяти продолжается, Занесение в регистр 13 и переключение выходного коммутатора 14 производится по сигналам, поступающим с блока 2 переключения режима.Блок 2 переключения режима (фиг.3) определяет режимы работы коммутатора 4, блока 5 памяти и блока 1 регулирования, При поступлении сигнала включения Я 1 Бфиг.5) вход сброса счетчика 16 разблокируется, кроме того, сигнал Я поступает через формирователь 18 управляющих сигналов Бфиг,4) на блок 1 регулирования, который приводит во вращение двигатель 8, На вход синхронизации начинают поступать тахо- импульсы Яз, которые подсчитываются адресным счетчиком 22, имеющим коэффициент пересчета, равный количеству тахоимпульсов на оборот. Выход адресного счетчика 22 определяет ячейку блока 5 памяти, соответствующую пришедшему тахо- импульсу, а с выхода схемы ИЛИ 20 снимаются сигналы "запись" ЯБ в блок 5 памяти до прихода на вход схемы ИЛИ 20 сигнала готовности Я,Сигнал готовности Я 4 вырабатывается следующим образом,При достижении номинальной частоты вращения на информационный вход блока 2 переключения режима поступает сигнал Я 2, который разрешает работу счетчика ":6. После подсчета счетчиком 16 числа тахоимпульсов за два оборота шрифтоносителя Бчисло, определяемое кодом, подаваемым на второй вход компаратора 17 с задатчика 19 постоянного кода) компаратор 17 выдает сигнал готовности Я, который блокирует работу счетчика 16 и поступает через формирователь 18 управляющих сигналов на переключение коммутатора 4 и табличното запоминающего устройства 10 блока 1 регулирования, Кроме того, сигнал готовности Я 4 поступает на выход устройства и разрешает печать.От момента появления сигнала Я 2 Бдостижения номинальной частоты вращения) до момента выдачи сигнала готовности Я 5 10 20 25 30 35 40 схема И 21 вырабатывает сигнал Яв, переключающий выходной коммутатор 14 блока 1 регулирования. При этом положительным фронтом сигнала Яв в регистр 13 заносится усредненное значение выходного сигнала цифрового регулятора 11, которое подается на усилитель 15 мощности на время действия сигнала Яв.Таким образом изобретение повышает динамическую точность электропривода по сравнению с прототипом, так как позволяет производить более точную запись фактических параметров тахоимпульсов, соответствующих номинальной частоте вращения и используемых при регулировании,Формула изобретения 1. Устройство для регулирования частоты вращения электропривода, содержащее блок регулирования, информационный вход которого подключен к выходу цифрового блока сравнения, вход сложения которого подключен к выходу коммутатора, первый информационный вход которого является задающим входом устройства, а второй информационный вход подключен к выходу блока памяти, управляющие входы коммутатора и блока памяти соединены с выходом блока переключения режима, информационный вход которого подключен через блок контроля рассогласования частоты вращения к выходу цифрового блока сравнения, а вход синхронизации - к выходу импульсного датчика частоты вращения, механически связанного с валом электропривода, подключенного к выходу блока регулирования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения динамической точности, информационный вход блока памяти и вход вычитания цифрового блока сравнения подключены через преобразователь частота - код к выходу импульсного датчика частоты вращения, а блок регулирования имеет дополнительный управляющий вход, подключенные к управляющему выходу блока переключения режима, причем вход включения и выход готовности блока переключения режима являются соответствующими входом и выходом устройства,2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок регулирования содержит переключатель коэффициента передачи, регулятор, фильтр, запоминающую ячейку, выходной коммутатор и усилитель мощности, причем информационный вход переключателя коэффициента передачи является информационным входом блока регулирования, выход переключателя коэффициента передачи подключен к входу регулятора, выход которого подключен через фильтр ко входу запоминающей ячейки, вы1 780081 10 Е ь ход которой подключен к первому информационному входу выходного коммутатора, второй информационный вход которого соединен с выходом регулятора, а выход - с входом усилителя мощности, выход которо го является выходом блока регулирования, управляющий вход которого образуют управляющие входы запоминающей ячейки, выходного коммутатора и переключателя коэффициента передачи. 10 3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок переключения режима содержит счетчик, задатчик постоянного кода, компаратор и формирователь управляю щих сигналов, и ричем вход сброса счетчика и первый вход формирователя управляющих сигналов соединены с входом включео ния блока переключения режима, счетный вход счетчика и второй вход формирователя управляющих сигналов соединены с входом синхронизации блока переключения режима, первый вход разрешения счета счетчика и третий вход формирователя управляющих сигналов соединены с информационным входом блока переключения режима, выход счетчика подключен к первому входу компаратора, к второму входу которого подключен выход задатчика постоянного кода, выход компэратора подключен к второму входу разрешения счета счетчика, четвертому входу формирователя управляющих сигналов и является выходом готовности блока переключения режима, управляющим выходом которого является выход формирователя управляющих сигналов,1780081 Йкцоонце очередносо (с-со) еооимлульса, В аористы рососрса достцяснао оцаналйной сквроста Юфлссв лсроода с-юо аа йеаЕсасайуюиуо ж лофр савмол, рещлолорф.икцио оя А, 4, Фь),рос еою 8 носли и ревима и Полусенае ссемоло То фюмциамннб юоимульофйюа памоаиослоеойнцоа,3780081 Составитель Е.БабенкоТехред М.Моргентал Корре едактор ороль Подписноеобретениям и открытиям при ГКНТ ССРаушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 аказ 4436 ВНИИПИ Государств 1Тиражнного комитета по 035, Москва, Ж - знаю Ьхцн