Импульсный регулятор положения пьезодвигателя Советский патент 1987 года по МПК G05B11/16 

113

Изобретение относится к импульсным устройствам систем автоматического упра1зления и может быть использовано для релейного, импульсного и пропер- ционального регулирования положения пьезодвигателя.

Целью изобретения является повьше- ние динамической точности и надежно- сти регулятора.

Иа чертеже представлена структурная схема импульсного регулятора по- ло}кения пьезодвигателя. ; Регулятор содержит элемент 1 сравнения, генератор 2 опорной частоты, ;релейный элемент 3, усилитель 4 мощ- ности, интегрирующий контур 5, датчик 6 производной тока, например дроссель И-, пьезодвигатель 7.

Регулятор работает следующим обра- зом.

Задагацнй сигнал через элемент 1 сравнения поступает на первый вход релейного элемента 3, на второй вход которого поступает сигнал с генерато- ра 2 опорной частоты. Репейный элемент (например, двухвходовый компаратор напряжения) осуществляет щирот- но-иютульсную модуляцию задающего сигнала. Затем модулированный задаю- |И11Й сигнал поступает на вход усилителя 4 мощности, которьй может быть построен по мостовой схеме, усиливается по мощности и подается на пьезодвига- тель 7, последовательно с которым соединен датчик 6 производной тока-. Так как пьезодвигатель 7 электричес- ки представляет собой емкость, максимальный ток, протекающий через него и элементы усилителя мощности, не .превышает значения

1„ .

где I - максимальное значение тока,

hi

протекающего через пьезодви-

гатель 7, А;

и - напряжение источника питания, В;

L индуктивность датчика 6, Гн; С - емкость пьезодвигателя 7, Ф. Последовательно соединенные датчик производной тока и пьезодвигатель представляют собой фильтр высокой частоты. Частота генератора 2 опорной частоты фильтруется этим контуром. Таким образом, на пьезо52

двигателе выделяется постоянное напряжение, пропорциональное величине задающего сигнала.

Электрически и механически параметры регулятора связаны между собой соотношениями

f

и

bNU;

.

е,

g

0

5 о Q

5

5

0

5

где f - перемещение пьезодвигате-

ля, м;

Ъ - пьезомодуль, мВ; N - число пластин пьезодвигателя;и - напряжение на пьезодвигате-

ле. В; . - емкость пь ;зодвигателя, Ф;

-ток, протекающий через пье- зодвигатель. А;

-время, с;

С i

t е,

Jj С «.

.

падение напряжения на датчике, В;

индуктивность датчика, Гн; ускорение пьезодвигателя, м/с

Из приведенных соотнощений видно, что падение напряжения на датчике 6 производной тока пропорционально ускорению пьезодвигателя . Падение напряжения на датчике производной тока е подается на вход интегриру- ющего контура 5, который выполняет две функции.

Интегрирующий контур 5 фильтрует частоту генератора. 2, вьщеляя постоянную составляющую производной от тока, и формирует частотную характеристику регулятора, обеспечивающую необходимую динамическую точность. Корректирующий сигнал с выхода интегрирующего контура 5 поступает на второй вход элемента 1 сравнения.

Для того, чтобы величина корректирующего сигнала е была достаточна для для обеспечения требуемой динамической точности регулятора, статический коэффициент передачи интегрирукщего контура должен подчиняться соотношению

к

LC К

г

L С

где К - статический коэффициент пе- редачи интегрирующего контура;

индуктивность датчика, Гн; емкость пьезодвигателя, Ф; эквивалентный статический коэффициент передачи от первого входа релейного элемента до выхода усилителя мощности.

В предлагаемом импульсном регуля- торе положения пьезодвигателя за сче введения датчика, последовательно соединенного с пьезодвигателем и параллельно с входами интегрирующего контура, выход которого соединен с вторым входом элемента сравнения, достигается уменьшение пиковых токов протекающих через элементы усилителя мощности и пьезодвигатель, что обеспечивает увеличение его надежности; за счет введения в цепь обратной свя

5 1357915

зи интегрирующего контура достигается увеличение его динамической точности. Кроме того, за счет упрощения регулятора снижаются аппаратурные затраты и уменьшаются потери мощности.

Формула изобретения

Импульсный регулятор положения пьезодвигателя, содержащий элемент сравнения, первый вход которого является входом регулятора, ВЬЕХОД соединен с первьм входом релейного элемента, второй вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, выход - с входом усилителя мощности, отличающийся тем, что, с целью повыщения динамической точности и надежности регулятора, в него введены датчик производной тока и интегрирующий контур, вход которого соединен с выходом датчика производной тока, включенного между выходом усилителя мощности и пьезодвигателем, выход - с вторым входом элемента сравнения.

Изобретение относится к импульсным устройствам систем автоматического управления и может быть использовано для релейного, импульсного и пропорционального регулирования положения пьезодвигателя. Повышение надежности регулятора обеспечивается уменьшением пиковых токов, протекающих через элементы усилителя мощностей и пьезодвигатель, за счет.введения датчика производной тока, соединенного последовательно с пьезо- двигателем и параллельно с входами интегрирующего контура, введение которого позволяет увеличить динамическую точность регулятора. 1 ил. со сл | со

Составитель Г. Нефедова Редактор И. Шулла Техред м.ХоданичКорректоре. Черни

5997/48

Тираж 863Подписное

ВНИИПИ 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