Цифровой электропривод Советский патент 1985 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированных системах, к которым предъявляются требования обеспечения большого быстродействия и высокой статической точности; Известен цифровой электропривод, содержащий электродвигатель постоянного тока, -задающий генератор, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, усилитель мсщности включенный в цепь двигателя, и датчик скорости, на входы реверсивного счетчика которого непрерьтно подшотся частоты двух импульсных последова тельностей,, одна из которых пропорциональна заданнойоСкорости, а вторая - действительной скорости электродвигателя, и пропорционально коду реверсивного счетчика формируется управляющее воздействие на электродвигатель ij . Недостатком устройства является большое время переходного процесса, так как сравнение частот в цепи об ратной связи производится на реверсивнс счетчике;. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату является цифровой электропривод, содержащий электродвигатель постоянного тока, снабженный датчиком скорости, подключенньв к логическому элементу ИЛИ, задающий генератор, первьй и второй логические элементы И, перв формирователь одиночного импульса и последовательно включенные реверсивный счетчик, цифроаналоговьй преобразователь и ус литель мощности, соединенный с элект родвигателем, причем к выходам реверсивного счетчика подключены входы первого логического элемента И, выход которого соединен с первьм входом первого формирователя одиночного импульса, вторым входом подключенного к первому выходу задающего генератора, выходом - к первому входу второго логического элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом задающего генератора, а выход - С;вторьм входом первого логического элемента ИЛИ, выходом подключенного к входу вычитания реверсивного счетчика . Недостатком известного электропривода является малое быстродействи Целью изобретения Является повьше ние быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой электропривод, содержащий электродвигатель постоянного тока, снабженный датчиком скорости, подключенным к первому логическому элементу ИЛИ, задающий генератор, два логических элемента И, первый фо1 ирователь одиночного импульса и последовательно включенные реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и усилитель мощности, соединенный с элeктpoдви aтeлвм, причем к выходам реверсивного счетчика подключены входы первого логического элемента И, выход которого соединен с первым входом первого фо1Я4ироватепя одиночного импульса, втор№1 входом подключенного к первому выходу задакщего генератора, виходом - к первому вхо.ду второго логического элемента И, второй вход которого соединен с вторым выход задаянцего генератора, а выход - с BToptsf входом первого логического элемента ИЛИ, выходом подалюченного к входу вычитания реверсивного счетчика допополнитеяьио введены третий логический элемент И, первый триггер и последовательно соединенные генератор опорной; частоты, делитель частоты, второй формирователь одиночного импульса, другим входом подключенный к выходу датчика скорости, формирователь импульсов, второй триггер, четвертый логический элемент И, счетчик, пятый логический элемент И и второй логический элемент ИЛИ, другам входом подклоченн й к первому выходу задающего генератора, ВЕЛХОДОМ к входу сложения реверсивного счетчика, инверсный выход второго формирователя одиночного импульса подключен к первому входу третьего логического элемента И, выходом соединенно- , го с третьим входом первого логического элемента ИЛИ, а вторым входемс первЕлм выходом счетчика, второй выход которого подключен к входу Установка нуля первого триггера, единичным входом подключенного к выходу фо1 «ирователя импульсов, а прямым и инверсным выходами - соответственно к третьему входу третьего логического элемента Ник второму входу; пятого логического элемента И, третьим входом соединенного с прямым выходом второго формирователя одиночного импульса, причем вход Ус311тановка нуля счетчика и второго три гера подключен через делитель частот к выходу генератора опорной частоты, соединенного с вторым входом четвертого логического элемента И. На чертеже представлена функциональная схема цифрового электроприво да. Предлагаемое устройство содержит электродвигатель 1 постоянного тока, снабженный датчиком 2 скорости, подклоченным к первому логическому элементу ИЛИ 3, задакядий генератор 4, два логических элемента И 5 и 6, пер вый формирователь 7 одиночного импульса, последовательно включенные реверсивный счетчик 8, цифроаналоговый преобразователь 9 и усилитель 10 мощности, соедияенньй с электродвига телем 1. К выходам реверсивного счет чика 8 подкшочены входа первого логического элемента И 5, выход которо го соединен с первьм входЬм первого формирователя 7 оданочиого импульса, вторым входом подключенного к первому выходу задающего генератора 4, выходом - к первому входу второго логического элемента И 6, вход которого соединен с вто11ьм выходом заданщего генератора 4, а выход - с вторьм первого логического элемента ИЛИ 3, выходом подклоченноГо к входу втитания реверсивного счетчика 8. Электропривод также содержит третий логический элемент И It, первый триггер 12 и последовательно соединенные генератор 13 опорной частоты, делитель 14 частоты, второйформирователь 15 одиночного 1В« пульса, друпм входом подключенный к выхоДу датчика 2 скорости, 4юр} шрователь 6 t nyjibcoBf второй триггер 17, четйертьй логичес кий элемент И 18, счетчик 19, пятый логический элемент И 20 и второй логический элемент ЮШ 21, друпм входом подключенный к первому выходу эадакицего генератора 4, выходом - к входу сложения реверсивного счетчика 8. Инверсный выход второго фо1 шрователя 15 одиночного импульса подключен к первому входу третьего логического элемента И 11, выходом соединенного с третьим iзxoдcя4 первого логического элемента ИЛИ 3, а вторьм входом - с первым выходом счетчика 19, второй выход которого подключен к входу Установка нуля первого триггера 12, единичным входом подключенного к выходу формирователя 16 №1пульсов, а прямым и инвёрсньм выходами - соответственно к третьему входу третьего логического элемента И 11 и к BTopcwy входу пятого логического элемента И 20, третьим. входом соединенного с прямым выходом второго формирователя 15 одиночного импульса. Входы Установка нуля счетчика 19 и второго триггера 17 подключены нерез делитель -14 частоты к-выходу генератора 13 опорной частоты, соединенного с вторым входе четвертого логического элемента И 18. Цифровол электропривод работает следующим образом. Требуемая скорость электродвигателя 1 задается частотой f с первого .выхода задающего генератора 4, поступающей через логический элемент ИЛИ 21 на вход сложения реверсивного счетчика 8. {ифроаналоговый преобраэова тель 9 формирует сигнал, пропорционалышй коду реверсивного счетчика 8, кото|ялй используется .гщя управления через усилитель 10 мсицности электродвигателем 1. Частота с выхода датчика 2 скорости, пропорциональная действительной скорости электродвигателя 1, поступает на вход вычитания реверсивного счетчика 8 через логический элемент ИЛИ 3. В момент времени, когда на реверсивном счетчике 8 записывается нуль во всех разрядах, логический элемент И 5 выдает сигнал запуска формирователя 7 одиночного югаульса, на выходе которого при этом формируется один импульс, длительность которого кратна периоду образцовой частоты с первого выхода .задающего генератора 4. В течение времени, равного длительности импульса с выхода формирователя 7, открыт логический элемент И 6, и частота с второго выхода задакщего генератора 4 поступает через логический элемент ИЛИ 3 на вычитающий вход реверсивного счетчика 8. Таким образом, после установления реверсивного счетчика 8 в нуль в него записывается код, соответствукидий (с некоторой погрешностью) требуемому значению скорости электродвигателя 1. Периодически импульс с выхода генератора 13 опорной частоты через делитель 14 частоты. устанавливает в нуль триггер 17 и счетчик 19 н запускает второй формирователь 15 одиночного импульса. На его выходе формируется один импульс, длительность которого Т, кратна периоду частоты с датчика 2 скорости. При этом на выходе формирователя 16 импульсов создается короткий импульс совпадающий по времени с передним фронтом импульса TQ,, Импульс с выхода формирователя 16 устанавливает триггеры 17 и 12 в состояние единица, при котором триггер 17 открьшает логический элемент И 18, и частота mfp (где ) с выхода генератора 13 поступает через логический эле мент И 18 на вход счетчика Г9. На .первом выходе счетчика 19 формируется частота f. , а на втором выходе - частота f- mfQ/k, где п и к - .коэффициенты деления счетчика 19, причем . Импульсом с втоjporo выхода счетчика. 19 триггер 12 устанавливается в. состояние нуль. Таким образом, на выходе триггера 12 формируется стабильный временной интервал Tjj K/mffi. Сигнаты с выходов формирователя 1 и триггера 12 коммутируют логические элементы И 20 и 11. Если Т- - Т, логический элемент И 20 закрыт, а ее ли TO Т, закрыт логический элемент И 1 1 . Если TO (Т0 TPQ) у Тд, (где Tj - период частоты ff ) , логический элемент И 11 в течение времени (Т - Т,) открыт для импульсоя частоты.fj, которые с его выхода поступают через/логический элемент ИЛИ 3 на вход вычитания реверсивного счетчика 8. Если Т, Т и (Т„, - То) Т ТО логический элемент И 20 в течение времени (Т - TO) открыт для импульсов частоты f , которые с его выхода поступают через логический элемент ИЛИ 2 на вход сложения реверсивного счетчика 8. Таким образом, в результате одного или нескольких сравнений временных интервалов Т и Т в --еверсивном счетчике 8 накапливается код, при котором скорость электродвигателя 1 устанавливается с погрешностью , . равной погрешности дискретности сравнения временных интервалов Т и 1, которая в данном случае определяется отношением Т, т, Если разность Т и Т, по абсолютной величине меньше Т, то импульсы частоты f| не проходят через логические элементы И 20 и 1Т, а регулирование происходит по результатам коррекции кода реверсивного счетчика 8 при сравнении заданной часто- i ты д, которая с первого выхода задающего генератора 4 поступает через логический элемент ИЛИ 21 на вход сложения реверсивного счетчика 8, и частоты обратной связи, которая с выхода датчика 2 скорости поступает через логический элемент ИЛИ 3 на вход вычитания реверсивного счетчика 8. Процесс регулирования заканчивается при равенстве этих частот, так как при этом код реверсивного счетчика 8 не изменяется, и скорость вращения электродвигателя 1 постоянна. Преимущество предлагаемого цифрового электропривода состоит в том, что за счет введения цепи сравнения временных интервалов, кратных периодам образцовой частоты и частоты обратной связи, создается возможность значительно сократить время установления скорости элек-. родвигателя и уменьшить динамическую погрешность при сохранении высокой статической точно(сти.

ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электродвигатель постоянного тока, снабженный датчиком скорости, подключенным к, первому логическому элементу ИЛИ, задающий генератор, первьй и второй логические элементы И, первый формирователь одиночного импульса и последовательно включенные реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь и усилитель мощности, соединенный с электродвигагелем, причем к выходам реверсивного счетчика подключены входы первого логического элемента И, выход которо- . го соединен с первым входом первого формирователя одиночного импульса, вторьм входом подключенного к первому выходу задающего генератора, выходом - к первому входу второго логического элементаИ, второй вход которого соединен с вторьм выходом задающего генератора, а выход - с ii вторым входом первого логического элемента ИЛИ, выходом подключенного к входу вычитания ререрсивного счетчика, отличающийся тем. что, с целью повышения быстродействия, в него введены третий логический элемент И, первьй триггер и пос- . ледовательно соединенные генератор опорной частоты, делитель частоты, второй формирователь одиночного импульса, другим входом подключенный к выходу датчика скорости, формирователь импульсов, второй триггер, четвертый логический элемент И, счетчик, пятый логический элемент И и второй логический элемент ИЛИ, другим входом подключенный к первому выходу задающего генератора, выходом к входу сложения реверсивного счетчи ка, инверсный выход второго формиро-. вателя одиночного импульса подключен к первому входу третьего логического элемента И, выходом соединенного с третьим входом первого логического элемента ИЛИ, а вторым входом - с первьм выходом счетчика; второй выход которого подключен к входу Установка нуля первого триггера,еди1НИЧНЫМ входом подключенного к выходу 4:: 4 формирователя импульсов, а прямым и инверсным выходами - соответственно к третьему входу третьего лоГичес- . кого элемента И и к второму входу пятого логического элемента И, третьим входом соединенного с прямым выходом второго формирователя одиночного импульса, причем входы Установка нуля счетчика и второго триггера подключены через делитель частоты к выходу генератора опорной частоты, соединенного с вторым входом четвертого логического элемента И.