Позиционный электропривод Советский патент 1988 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротех йике и может быть использовано в системах автоматического регулирования положейия различных исполнительных органов машнн и механизмов.

Цель изобретения - упрощение и повышение надежности позиционного элек- П опривода.

На чертеже представлена схема элек ропрйвода.

i Позиционный электропривод содержит Электродвигатель 1 постоянного тока, сочлененный через редуктор 2 с под- нижной платформой 3. Задатчик 4 псло- л;ения, сумматор 5, интегратор 6 и уси Литель 7 соединены последовательно, Дьезоэлемент 8 свободным концом соч- фмеи с исполнительным органом 9, а Другим концом закреплен на подвижной платформе 3. Выход исполнительного фгана 9 подключен ко входу датчика 110 положения исполнительного органа. датчика 10 положения соединен .ct вторым входом сумматора 5.

Якорная обмотка элктродвигателя 1 подключена к выходу усилителя 7 параЛ лельно пьезоэлементу 8,

Электропривод работает следующим

образом.

Задакнфий сигнал по положению ис- п)лнительного органа 9 с выхода за- дйтчйка положения 4 поступает на п грвый вход сумматора 5, где сравни- вается с сигналом, пропорциональным д(йствительному полож.ению исполните льиого органа 9, вырабатываемым датчиком 10 положения. Ошибка по по- л жению с выхода сумматора 5 поступа- в на вход интегратора 6, интегриру- , а затем усиливается усилителем

0

5

0

5

0

5

0

7, Напряжение с выхода усилителя 7 поступает на пьезоэлемент 8, который,. изменяя под действием указанного напряжения свою длину, быстро перемещает исполнительный орган 9 таким образом, что опшбка по положению, имевшая место на выходе сумматора 5, ликвидируется. На напряжение, сформированное на выходе усилителя 7 и приложенное к. пьезоэлементу 8, включена также якорная цепь электродвигателя постоянного тока, который начинает вращаться и посредством редуктора 2 перемещает подвижную платформу 3 в направлении, согласном с направлением перемещения исполнительного органа 9 при помо- jQgi пьезоэлемента 8.По мере перемещения подвижной платформы 3 напряжение, при- ,ложенное к пьезоэлементу 8 и к якор- ной цепи электродвигателя постоянного тока 1, снижается. Соответственно постепенно, снижается и скорость электродвигателя 1, вплоть до его полной остановки. По окончании переходных процессов напряжение, приложенное к пьезоэлементу 8 и к якорной цепи электродвигателя 1, снижается до значения, близкого к нулю. Процесс по зи- ционйрования исполнительного органа 9 при помощи пьезоэлемента 8 в позиционном электроприводе заканчивается значительно раньте, чем закончится процесс перемещения подвижной платфор- ш 3.

С учетом высокого быстродействия пьезоэлемента 8 передаточная функция от задающего сигнала к перемещению подвижной платформы 1, может быть записана в виде

Изобретение относится к электротехнике и м.б. использовано в системах автоматического регулирования положения исполнительных органов различных механизмов. Цель изобретения - упрощение и повышение надежности. Электропривод содержит электродвигатель (ЭД) 1 пост, тока, сочлененный через редуктор 2 с подвижной платформой 3, и последовательно соединенные задатчик 4 положения, сумматор 5, интегратор 6, усилитель 7 и пьезоэле- мент 8. Якорная цепь ЭД 1 подключена к выходу усилителя 7 параллельно пье- зоэлементу 8. Для обеспечения устойчивой работы ЭД 1 редуктор 2 и пьезо- элемент 8 выбираются согласованными по электрическим и механическим параметрам. 1 ил. е С/ с

w,(p) -biEL i«(p)

де 1- - перемещение подвижной гшатформы, м;

Ij - заданное перемещение исполнительного органаj м;

К - коэффициент прямого пье- зоэффекта пьезоэлемента, Н/В;

К - коэффициент упругости пьезоэлемента. Па;

К. - коэффициент передачи электродвигателя постоянного . тока,

р - радиус приведения редуктора, м;

Т 5 - электромагнитная постоян- ная тока, с.

Устойчивая работа позиционного электропривода в соответствии с указанной передаточной функцией обеспечивается Только при вьтолнении условия:

Ко . К.ТЭ-Р .

Выбором электродвигателя, редуктора и пьезоэлемента согласованными по

к о /К

3U

электрическим и механическим параметрам в соответствии с условием

V Р- КА-

где CJ - параметр настройки, выбираемый из диапазона , обеспечивается устойчивая работа позиционного электропривода, причем соответствует границе устойчивое- ти, а - начально-апериодическим переходным процессом IjCt) движения промежуточной платформы 3.

Предлагаемое устройство обладает 15 одинаковыми показателями быстродействия, однако проще и надежнее известного позиционного электропривода.

Формула изобретения

20

Позиционный электропривод, содержащий электродвигатель постоянного тока, сочлененный через редуктор с подвижной платформой, последовательно соединенные задатчик положения, сумма-25 тор, интегратор и усилитель, пьезоэле- мент, сочлененный свободным концом с исполнительным органом, а другим кон7

цом закрепленный на подвижной платформе, выход исполнительного органа- подключен к входу датчика положения исполнительного органа, выходом соединенного с вторым входом Сумматора,. отличающийся тем, что, с целью упрощения и повьшения надежности, якорная обмотка электродвигателя подключена к выходу усилителя парал- лёльно пьезоэлементу, а электродвигатель, редуктор и пьезоэлемент выбраны согласованными по электрическим и механическим параметрам в соответствии с условием

К,/К,|- рТэ -К,

где Кд - коэффициент прямого пьезо- эффекта пьезоэлемента, R/B; коэффициент упругости пье- зоэлемента, Па; радиус приведения редуктора, м;

электромагнитная постоянная времени якорной цепи электродвигателя, с; коэффициент передачи электродвигателя, Вб .

Р - Т-,