Электропривод Советский патент 1984 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике,а именно к устройствам для регулирования двигателей йостоянног тока, и может быть использованодля механизмов промышленных роботов и манипуляторов, обеспечивающих перемещение рабочего органа из исходного положения в заданное в условиях изменения в широком диапазоне параметров (например момента инерции) и внешних возмущений в виде момента нагрузки На валу двигателя. Известен позиционный электропривод с релейным управлением, содержащий последовательно включенные релейные регуляторы положения, скорости и тока, управляемый преобразователь -МОЩНОСТИ и двигатель постоянного тока. В указанном электро приводе релейные регулятор ы последо вательно работают в скользящем режиме, обеспечивая формирование за-, данной траектории движения электропривода, причем скользящий режим обеспечивает низкую чувствительност замкнутой системы электропривода к изменениям некоторых параметров силовой части электропривода и внешним возмущениям Cl1 . Недостатком указанного электропривода является то, что регулятор положения не работает в скользящем режиме во время перемещения из начального положения в конечное, в результате чего траектория движения рабочего органа меняется при измене нии некоторых параметров электропри вода и внешних возмущений. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является эле тропривод, содержащий двигатель, под ключенный через преобразователь к .выходу релейного регулятора, автоматический управляющий блок, выход которого соединен с входом математической модели силовой части электропривода, а вход со всеми выходами математической модели и Задающим блоком, пять сумматоров, первые входы которых соединены с соответствующими выходами математичэской модели вторые,входы - с соответствующими выходами преобразователя и двигателя ..Выходы сумматоров соединены с соответствующими входами релейного регулятора, интегрируюсцего звена. В из/вестном электроприводе скользящий режим работы релейного регулятора, возникнув до начала переходного процесса, не прекращается далее при действии задак«дего и возмущающих воздействий, что позволяет осуществить движение рабочего органа по не изменной траектории фи изменении параметров электропривода и внешних возмущениях Г2Л. Однако в известном электроприводе изменение параметров силовой части и наличие внешних возмущений приводит к искажению диаграммы тока, в которой появляется значительная колебательность , в результате чего возникают и крутильные колебания в механических передачах привода. Причина ухудшения качества переходных процессов в известном электроприводе заключается в наличии интегрирующего звена, которое служит для устранения статической ошибки по перемещению при потенциальном статическом моменте. Целью изобретения является повышение качества регулирования. Поставленная цель достигается тем, что в электропривод, содержащий двигатель, подключенный через преобразователь к выходу релейного регулятора, автоматический управляющий блок, выход которого соединен со входом математической модели силовой части электропривода, а вход со всеми выходами математической модели и задающим блоком, пять сумматоров, первые входы которых соединены с соответствующими выходами математической модели,а вторые входа с соответствующими выходами преобразователя и двигателя, введейы пять дифференцирующих звеньев, входы которых соединены с выходами соответствующих сумматоров, а выходы с соответствующими входами релейного регулятора, выход первого сумматора соединен также с одним входом релейного регулятора. На чертеже приведена схема электропривода. Электропривод содержит двигатель 1, подключенный через преобразователь 2 к выходу релейного регулятора 3,автоматический управляющий блок 4, выход которого соединен со входом математической модели 5 силовой части электропривода, а вход - со всеми выходами ,математической модели 5 и задающим блоком б, сумматоры 7-И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами математической модели 5, а вторые входы - с соответствующими выходами преобразователя 2 и двигателя 1, дифференцирующие звенья 12-16, входы которых соединены с выходами соответствующих сумматоров 7-11, а выхода - с соответствующими входами релейного регулятора 3 , выход сумматора 7 соединен также с одним входом релейного регулятора 3. Автоматический управляющий блок 4 может быть выполнен из трех релейных регуляторов математической модели 5: регулятора тока модели- РИ, регулятора скорости модели PCд, регулятора положения модели РП/ц. Электропривод работает следующим образом. При нулевом задающем воздействии У РП под действием обратных связей по наложению модели - У , скорости модели У , току модели - У, напряжению преобразователя модели У и напряжению системы управления преобразователем модели Уд работает в скользящем режиме, переключаясь из одного устойчивого положения в другое с высокой частотой, и стабилизирует выходную координату модели У на нулевом уровне. Регуляторы скорости РСд и тока РТд, являются в этом режиме промежуточными релейными элементами и повторяют переключе ния регулятора положения РПдд,а среднее значение напряжения на входе математической модели 5 при этом равно нулю. Рблейный регулятор 3 стабилизирует соответствующие фазовые координаты силовой части электропривода, У , У2 3 4 % / также на нулевом уровне, работая в скользящем режиме и переключаясь из одного устойчивог .состояния в другое с высокой частотой, в соответствиис законом управ ления (-, A,p()(()- . p( . (1 где UVM - максимальное напряжени на выходе релейного ре гулятора 3; д - оператор дифференцирования;AJO, А, A.J,- весовые коэффициенты Aj, А, AJ обратных связей на вхо дах релейного регулято ра 3. Алгоритм управления ( 1) обеспечи вает минимум интегральных квадратич ных отклонений выходной координаты электропривода У-, (перемещение рабо чего органа) от выходной координаты математической модели У т (:,-.,)dt . (2) Принеобходимости осуществления перемещения рабочего органа, т.е. изменения координаты У, на вход автоматического управляющего блока 4 подключают соответствующее задающее воздействие задающего блока,0 При этом автоматический управляю щий блок 4 формирует требуемую траекторию движения фазовых координат У, У, У, У, У математической модели 5. После подачи на вход РП эадающе го воздействия У° регулятор прекращает переключения, устанавливает ся в одно из устойчивых положений в соответствии со знаком У° и выдает на вход регулятора скорости РС;у максимальное напряжение, являющееся задающим воздействием для РС (зада нием на скорость ф . РС прекращает переключаться и устанавливается в со ответствугацее устойчивое положение, подавая на вход регулятора тока РТ максимальное задание на ток У. Регулятор тока РТ также устанавливается в соответствукицее устойчивое положение, выдавая на вход модели максимальное напряжение управления, под действием которого начинается интенсивный рост координат модели последовательно У, У, У, У, У. Первой достигает максимально допустимого уровня координата тока У , после чего РТ под действием обратных связей по координатам У, У, У начинает работать в скользящем режиме, стабилизируя координату У на допустимом уровне иобеспечивая рост координаты скорости моделиУ1 с-заданным ускорением, которое однозначно определяется уровнем стабилизации У|. РС и РПд при этом продолжают удерживаться в соответствующих устойчивых положениях. ПосЛе достижения координатной скорости У допустимого уровня аналогичным образом начинает работать в скользящем режиме PCjy , а , работает как промежуточный релейный элемент, в точности повторяя переключения РС. Координата У ( положение веша двигателя) продолжает возрастать до тех пор, пока под Действием обратных связей по координатам У, У, У, У, У РПд не переключится в другое устойчивое положе-ние, выдавая максимальное напряжение противоположного знака на РС, т.е. выдавая задание на торможение двигателя. Работа РС н РТ повторяется с противополохсной полярностью среднего значения напряжений иа выходах регуляторов. После го уровня У° РП начинает работать в скользящем режиме, стабилизируя координату У т на уровне У° .. Таким образом, автоматическое управляющее устройство 4 формирует в модели 5 диаграмму тока, приближающуюся к прямоугольной, и трапецеидальную диаграмму скорости. Релейный регулятор 3 при этом продолжает работать в скользящем режиме, обеспечивая за счет большого коэффициента усиления минимальное отклонение выходной координаты силовой части электропривода У от выходной координаты математической модели Ут| . Таким образом, рабочий орган движется по требуемой траектории, достигая в конце ее заданого положения. Скользящий режим раб.оты релейного регулятора 3, начавшись до начала переходного процесса, не прекращается далее как во время переходного процесса, так и после его окончания, что обеспечивает движение рабочего органа строго по желаемой траектории У независимо от изменения в широком диапазоне параметров (например момента инерции) и внешних возмущений (например момента нагрузки на валу двигателя) силовой части электропривода. , Устранение колебательности диагоам тока при изменениях параметров :силовой части электропривода и налидаи внешних возмущений обеспечивается за счет исключения интегральной части из закона управления и введения в него дифференциальной части, что повышает запас устойчивости и улучшает динамику электропривода. Использование закона управления (1) устраняет статическую ошибку системы при наличии потенциального статического момента нагрузки на валу двигателя 1. В соответствии с законом управления (1) переключения релейного регулятора 3 осуществляются по линии скольжения, уравнение которой ((( p((). (i в статике из (3) У-, - УД О, или У У. Таким образом, электропривод обеспечивает устранение колебанийтока, ударов и крутильных колебаний в механических передачах привода, . повышение качества регулирования.

ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий двигатель, подключенный через преоб разователь к выходу релейного регулятора, автоматический управляющий .блок, выход которого соединен со вх дом математической модели силовой части электропривода, а вход - со всеми выходами математической модели и задакадим блоком, пять сумматоров, первые входы которых соединены с соответствующими выходами математической модели, а вторые входы - с соответствующими входами преобразователя и двигателя, отличающийся тем, что, с целью повьвиения качества регулирования, в него введены пять дифференцируюдих звеньев, входы которых соединены с выходами соответствующих сумматоров, а выходы - с соответствукяцими входами релейного регулятора, выход первого сумматора соединен также с одним входом релейного регулятора.