Устройство для программного управления электроприводом Советский патент 1985 года по МПК G05B19/418 

1

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в широкодиапазонных автоматических системах управления электроприводами, например, машин термическрй резки и станков с программным управлением.

Известно устройство с программным управлением, содержащее блок задания программы, датчик обратной связи по положению, первый узел сравнения, второй узел сравнения, преобраз.ователь, двигатель и тахогенератор, механически связанный с двигателем ij.

К недостаткам данного устройства является появление ошибки по положению вследствие наличия в сигнале обратной связи по скорости пульсаций. Неточность и люфты механического сочленения тахогенератора с двигателем также снижают качество работы устройства. Кроме того, кинематика устройства достаточно сложна.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее генератор опорных сигналов, выход которого соединен с входом первого делителя частоты, первый и второй выходы которого соответственно подключены к первому и второму усилителям, выходы которых соответственно связан со статорными обмотками индукционного фазовращателя, который механически связан с двигателем, выходы задающего генератора и генератора опорных сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами блока сложения-вычитания, а его выход через второй делитель частоты - с первым входом фазового дискриминатора, выход которого через цифроаналоговый преобразователь связан с первым входом тиристорного преобразователя (усилителя мощности), выход которого подключен к двигателю, выход индукционного фазовращателя через последовательно соединенные фильтр, третий усилитель и формирователь соединен с вторым входом фазового дискриминатора, выход тахогенератора, механически соединенного с двигателем, подключен к второму входу тиристорного преобразователя 2.

К недостаткам устройства следует отнести низкую точность работы, особенно на малых скоростях, вследствие пульсации в контуре скорости, несимметрии характеристики тахогенератора и неточности сочленения его с двигателем. За пределами контура скорост остается редуктор связи двигателя с датчико положения. Недостатком является также сложность устройства , вследствие применения специального датчика скорости - тахогенератора и наличие механического сочленения его с двигателем.

8458

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для программного управления

5 злектроприводом, содержащее задатчик перемещения, подключенный выходом к первому входу блока сложения и вычитания, соединенного выходом с входом первого делителя частоты, подключенного выходом к пер10 вому входу фазового дискриминатора, соединенного выходом с входом вдфроаналогового преобразователя, подключенного выходом к первому. входу усилителя мощности, соединенного выходом с входом двигателя,

15 связанного с первым входом фазовращателя, соединенного выходом через включенные последовательно фильтр, первый усилитель и формирователь импульсов - со вторым входом фазового дискриминатора, а вторыми

20 входами - с выходами соответственно второго и третьего усилителей, подключенных входами к выходам второго делителя частоты, вход которого связан с выходом генератора опорного напряжения и вторым входом бло25 ка сложения и вычитания, введены триггер, одновибратор, счетчик, измеритель напряжения и третий делитель частоты, соединенный входом с выходом формирователя импульсов, а выходом - с управляющим входом

30 триггера, подключенного выходом у первому входу счетчика, соединенного вторым входом с выходом генератора опорного напряжения, а выходом - с входом одновибратот i pa, подключенного выходом к установочному

, входу триггера и первому входу измерителя напряжения, соединенного вторым входом с выходом фильтра низкой частоты, а выходом - с входом усилителя мощности. На фиг. 1 приведена функциональная схе.Q ма устройства для программного управления электроприводом; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит второй генератор 1 опорного напряжения, второй делитель 2

., частоты, второй 3 и третий 4 усилители, задатчик 5 перемещения, блок 6 сложения и вычитания, первый делитель 7 частоты, фазовый дискриминатор 8, цифроаналоговый пре-, образователь 9, усилитель 10 мощности, двигатель II, фазовращатель 12, фильтр 13, первый усилитель 14, формирователь нмпульсов 15, третий делитель 16 частоты, триггер 17, счетчик 18, одновибратор 19 и измеритель 20 напряжения.

55 Устройство работает следующим образом.

Генератор опорного напряжения 1 посыпает импульсы частотой IQ во второй делитель частоты 2, формирующий две последовательности прямоугольных импульсов, сдвинутых на 90, которыми запитываются статорные обмотки индукционного фазовращателя 12 через второй 3 и третий 4 усилители. Выходной сигнал индукционного фазовращателя 12 поступает на фильтр 13. На выходе фильтра 13 получают синусоидальное напряжение U частотой iJ,J Jфaзa которого несет информацию о положении вала двигателя 11. Это напряжение через первый усилитель 14 поступает на формирователь 15 импульсов, на выходе которого образуется последовательность импульсов Um сформированных в момент пересечения нуля синусоидальным напряжением )фд , поступающим от фильтра 13 через первый усилитель 14.. Сигнал с задатчика 5 перемещения поступ ет на первый вход блока 6 сложения и вы читания, а на второй его вход - сигнал с генератора 1 опорного напряжения. Суммарный сигнал, проходя через первый делитель 7, приходит на фазовый дискриминатор 8 (сигнал 1), на второй вход КОТОРОГО приходят импульсы Ида от формирователя 15 импульсов. Фазомодулированный входной сигнал УЗ несущий информацию о задаваемом перемещ нии, .сопоставляется с сигналом U р обратной связи по положению с фазовращателя 12 - датчика положения. На выходе фазового дискриминатора 8 образуется сигнал U импульсной формы, знак и скважность которого пропорциональн разности между сигналом задания и сигналом датчика обратной связи по положению. После цифроаналогового преобразователя 9 сигнал постоянного тока (1 поступает на первый вход усилителя 10 мощности, который используется в качестве задания скорос ти на скоростной контур. Одновременно с зтим отмеряют (от моме та ig перехода через- нуль напряжения на выходе индукционного фазовращателя) врем , где Сц- время измерения; 11 - число полупериодов измерения; ig - частота напряжения питания фазовра .щателя. Число полупериодов измерения п выбирают с учетом соотношения -4tc|2iBM..c-0 где - максимальная частота вращения вала индукционного фазовраща теля. При вращении вала инротсциошюго фазовращателя с частотой ig частота сигнала .Ua, на его выходе ., поэтому через время -Гц (момент времени t, ) мгновенное значение напряже1гия на выходе фазовращателя U ,ti,rizio, 3) где А - амплитуда сигнала на выходе индук tционного фазовращателя. Выражение (3) может быть преобразовано к виду ||t I fТ1 v s h-iB2T При достаточно малых значениях п 1,2,3 выражение (4) мало отличается от величины U-j определяемой выражением п , т. а. зафиксированное мгновенное значение напряжения на выходе индукционного фазовращателя и пропорционально частоте вращения вала фазовращателя и, следовательно, может быть использовано в качестве сигнала обратной связи по скорости U(. . Соотношение (4) показывает связь между частотой вращения вала фазовращателя ig и зафиксированным уровнем напряжения . Для этого сигнал (J q, с выхода формиро- вателя 15 импульсов поступает на вход третьего делителя 16 частоты. Коэффициент деления частоты выбирается в зависимости от выбранного числа полупериодов измерений и . Для п : 2i+ I (где i 0,1...) коэффициент деления может быть выбран равным единице, т. е. третий делнтель частоты 16 может отсутствовать. Для Ь - 2i (где - 1,2) коэффициент деления К i п На фиг. 2 показаны временные диаграммы для случая К 2. В момент перехода через нуль сигнала и л на выходе фильтра 13 положительным фронтом импульса на выходе третьего 16 делителя частоты триггер 17 по первому входу устанавливается в состояние, которое разрешает счет счетчику 18 (в исходном состоянии триггер 17 находится в таком состоянии, что своим выходным сигналом удерхдавает одновибратор 19 в нулевом состоянии). Счетчик 19 после прихода импульса за Номером .M,.i, где i - частота генератора опорного тапряпереполняется и, следовательно, обнуляется и начинает заполняться заново. В момент обнуления счетчика 18 (после прихода импульса за номером N ) запускается одновибратор 19 и вырабатывает короткий импульс Ug, поступающий на первй вход измерителя напряжения, на второй вход которого поступает синусоидальный сигнал Ujp с выхода фильтра 13. Таким образом, на измерителе 20 напряжения запоминается уровень напряжения в соответствии с (4). Сигнал U-fj с выхода измерителя 20 напря жения подается на второй вход усилителя мощности 10, где сравнивается с сигналом llfi ошибки по положению, который подается 586 на его второй вход.Усиленный разностный сигнад О р поступает на двигатель 11. Описанный процесс циклически повторяется с частотой, определяемой частотой импульсов выходе делителя частоты 16. Предлагаемое устройство позволяет повысить точность программного управления электроприводом вследствие охвата контуром скорости датчика обратной связи по положению и информационного редуктора датчика положения. В контуре скорости отсутствуют пульсации. Обеспечивается высокая линейность и симметричность сигнала обратной связи по скорости. Качество работы устройства повышается также вследствие отсутствия механического сочленения датчика скорости и двигателя, что упрощает устройство.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЮГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, содержашее задатчик перемещения, подключенный выходом к первому йходу блока сложения и вычитания, соединенного выходом с входом первого делителя частоты, подключенного выходом к первому входу фазового дискриминатора, соединенного выходом с входом Ш1фроанапогового преобразователя. подключенного выходом к первому входу усилителя мощности, соединенного выходом с входом двигателя, связанного с первым входом фазовращателя, соединенного выходом через включенные последовательно фильтр, первый усилитель и формирователь импульсов со вторым входом фазового дискриминатора, а вторыми входами - с выходами соответственно второго и третьего усилителей, подключенных входами к выходам второго делителя частоты, вход которого связан с выходом генератора опорного напряжения и вторым входом блока сложения и, вычитания, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены триггер, одновибратор, счетчик, измеритель напряжения и третий делитель (Л частоты, соединенный входом с выходом формирователя импульсов, а выходом - с управляющим входом триггера, подключенного выходом к первому входу счетчика, соединенного вторым входом с выходом генератора опорного напряжения, а выходом - с входом одновибратора, подключенного выхосо дом к установочному входу триггера и пер00 4 вому входу измерителя напряжения, соединенного вторым входом с выходом фильтра, сл а выходом - со входом усилителя мощносСХ) ти.