Следящий электропривод Советский патент 1987 года по МПК G05B11/01 H02P5/00 

1

Изобретение отнрсится к электротехнике и может быть использовано в устройствах, имеющих зазор в механических сочленениях силовых элементов,, например в металлорежущих станках, испытательных стендах и других общепромышленных механизмах, и является усовершенствованием устройства по авт.св. (с 1045219.

Цель изобретения - повышение быстродействия электропривода при выборе зазора.

На фиг. 1 изображена функциональная схема электропривода; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу электропривода.

Электропривод содержит электродвигатель 1 с° датчиком 2 скорости на валу, входом подключенный к преобразователю 3, механически соединенный редуктор 4 с люфтом- с исполнительным механизмом 5, датчик 6 положения исполнительного механизма, подключенный к входу регулятора 7 положения, выход которого подключен к первому входу усилителя 8, а также датчик 9 скорости исполнительного механизма и регулятор 10 скорости, выход которого подключен к входу преобразователя 3, первый вход - к выходу датчика 2 скорости двигателя, а второй вход - к выходу усилителя 8, второй вход которого подключен к выходу датчика 9 скорости исполнительного механизма. Электропривод содержит, кроме того, двухвходовые сумматоры 11-13, датчик 14 положения двигателя, управляемые ключевые элементы 15 и 16, релейные элементы 17, 18 и источник 19 напряжения смещения с разнополярными выходами, при этом выход сумматора 20, соединенного своими входами с выходами датчика 9 скорости механизма и усилителя 8,подключен через релейные элементы 17 и 18 к управляющим входам управляемых 1ключевых элементов 15 и 16, испол- |нительные цепи которых включены между входами усилителя 8 и выходами суматоров 11 и 12 соответственно, входы которых подключены к выходу сумматора 13 и порознь к разнополярным выходам источника 19 напряжения смещения, а входы сумматора 13 соединены с выходами датчиков 14 и 6 положения двигателя и механизма.

Электропривод работает следуюшзим образом.

3322602

В исходном состоянии с обоих датчиков 6 и 14 положения на сумматор 13 поступает сигнал, равный нулю. При этом выходной сигнал сумматора 13

. дпА

0

где ид„д

и.

выходной сигнал датчика положения двигателя; выходной сигнал датчика положения исполнительного механизма; равен нулю.

С разнополярных выходов источника g 19 напряжения смещения, выполненного на основе задающего потенциометра и инвертирующего усилителя, на положительные входы сумматоров 11 и 12 поступает сигнал ., величина которого пропорциональна величине зазора и равна

ЛЯ (V -- Кп,

где д 1 - максимальная величина зазо ра;

К п - коэффициент датчика положения.

В результате этого на выходе сумматора 1,1 уста 1авливается напряжение

0 . , а на выходе сумматора 12 - -U. Напряжение на выходе сумматора 20 равно нулю, так как равны нулю напряжения на ег о входах, и сигнал управления на ключи 15 и 16с релейных эле5 ментов 17 и 18 не поступает. Релейные элементы могут быть выполнены, например, на операционных усилителях, не охваченных отрицательной обратной связью. При этом сигнал на третьем

0 и четвертом входах усилителя 8 равен нулю.

Пусть в момент времени t (фиг.2) на вход регулятора 7 положения поступил положительный сигнал U, , ко5 торый приводит к насьш;ению регулятора положения, и его выходной сигнал становится равным а вьгходе усилителя 8 появляется напряжение и, которое через сумматор 20, воз0 действуя на вход релейного элемента 117, вызывает срабатьшание ключа 15, и к третьему входу усилителя 8 подключается выход сумматора 11, В результате этого на выходе усилителя

5 8 устанавливается напряжение „ За время двигатель разгоняет- ся и при большой величине зазора его частота вращения может достичь максимального значения U,

(фиг. 2г).

Одновременно ; с началом движения с датчика I4 положения двигателя начинает поступать сигнал

и,„,к,.ч ,

в результате чего на выходе сумматора 13 напряжение увеличивается, а на выходе сумматора 11 уменьшается (фиг. 26).

По этой причине в момент времени t, усилитель 8 вькодит из насыщения

За время

ч-ч

напряжение U,

уменьшается до напряжения, которому соответствует разность частот вращения двигателя и исполнительного механизма, обусловленная допустимым уровнем динамических перегрузок в механической передаче в момент зацепления. Коэффициент усилителя 8 по первому входу меньше единицы и равен

. к t TI

рп маис

где и - напряжение управления при входе в зацепление.

Скорость прохождения зазора в этом случае больше, чем при ограничении ее на всем интервале времени выборки зазора по условиям допустимых динамических перегрузок. Тем самым иовьш1ается быстродействие следящего электропривода при выборе зазора.

За время t.-t. происходит процесс зацепления и на (отрезке; времени tj-tj механизм разгоняется до максимальной скорости за счет появления в момент времени t на втором входе усилителя 8 сигнала положительной обратной связи с датчика 2 скорости двигателя. При этом третий вход усилителя 8 отключен от выхода сумматор 11. Коэффициент усилителя 8 по второ входу определяется из условия

„ (i( yf.Li vi v 11

Jneif.HMKC

где К - коэффициент датчика 9 скорости;

U

мех.макс

- максимально допустимая частота вращения механизма.

Механизм 5 движется с максимальной скоростью до момента времени t, ког- 55 да регулятор 7 положения выходит из насыщения, вследствие чего двигатель начинает тормозиться и теряет зацепление с механизмом. При этом меняет0

5

0

5

ся знак выходного сигнала сумматора 20, срабатывает второй релейный элемент 18 и выход сумматора 12 подключается к четвертому входу усилителя 8. В результате этого напряжение Uy резко уменьшается (фиг. 2в) и-происхог, дит интенсивное торможение двигателя. Скорость механизма до момента времени . tg меняется незначительно только под действием статического момента нагрузки. Изменение скорости двигателя обусловлено изменением сигналов с регулятора: 7 положения и сумматора 12,

В момент времени t, когда двига- тель вновь Входит в зацепление с механизмом, сигнал с сумматора 12 равен нулю и следовательно, разность между частотами вращения двигателя и исполнительного механизма не больше допустимой.

За время происходит зацепление механической передачи, сигнал с усилителя 8 становится рав- Hbw сигналу с датчика скорости исполнительного механизма и четвертый вход усилителя 8 отключается от входа сумматора 12,- после чего начинается эффективное торможение электропривода, определяемое темпом изменения сигнала с регулятора 7 положения.

В момент времени t, следящий электропривод отрабатывает заданное значение Uj . Эффект повьш1ения быстродействия электропривода при прохожде5 НИИ зазо.ра достигается подачей дополнительного сигнала на контур регулирования скорости. Этот сигнал-является функцией зазора между двигателем и исполнительным механизмом. В

О начальный момент выборки он имеет максимальное значение, что обеспечивает разгон двигателя до максимальной скорости. По мере прохождения зазора величина дополнитель- ,

5 ного сигнала уменьшается и в момент зацепления он равен нулю, поэтому скорость двигателя в этот момент определяется только сигналом регулятора 7 положения, значение которого на вы0 ходе усилителя 8 соответствует допустимому уровню динамических нагрузок в зацеплении.

0

Таким образом, за счет введения в известный следящий электропривод датчика положения двигателя, источника напряжения смещения с разнополярными выходами, двух релейных элементов, двух ключей и четырех сумматоров повышается быстродействие следящего электропривода при выборе зазора.

Формула изобретения

Следящий электропривод по авт.св. N 1045219, отличающийся тем, что, с:делью повьшения быстродействия при выборе зазора, в него введены четыре двухвходовых суммато- ра, датчик положения двигателя, два управляемых ключевых элемента, два релейных элемента и источник напряжения смещения с разнополярными выходами, - при этом выход первого сум

32260-

матора, соединенного своими входами с выходом датчика скорости механизма и усилителя, подключен через релейные элементы к управляющим входам управляемых ключевых элементов, исполнительные цепи которых включены между входами усилителя и выходами второго и третьего сумматоров соответственно, входы которых подключены к выходу четвертого сумматора и порознь к разнополярным выходам источника напряжения смещения, а входы четвертого сумматора соединены с выходами датчиков положения двигателя и механизма.

10

15

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах, имеющих зазор в механических сочленениях силовых элементов, например, металлорежущих станков и испытательных стендов. Целью изобретения является повьппе- ние быстродействия. Поставленная цель достигается подачей дополнительного сигнала на контур регулирования скорости. Этот сигнал является функцией зазора между электродвигателем и исполнительным механизмом. В начальный момент выборки зазора он имеет максимальное значение, по мере прохождения зазора величина сигнала уменьшается и в момент зацепле- ния он равен нулю. Скорость электродвигателя в этот момент определяется только сигналом регулятора положения, значение которого соответствует допустимому уровню динамических нагрузок в зацеплении. 2 ил. с (Л Ео : ю N3 35 N)

Чдпм

s

Uii

UfS

/

xtf«

5

/

/

V/

/

totfiztstifts etjigts tfo

Фаг. 2

Редактор И.Николайчук

Составитель В.Кузнецова Техред И.Попович

Заказ 3830/42

Тираж 863Подписное

ВНШШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий- 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. /4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

6i

«ft

у

ч

Корректор. М.Демчик