Электропривод Советский патент 1991 года по МПК H02P5/06 

jjiHjE

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электромеханическими объектами преимущественно с.упругими связями, рабочие органы которых находятся под воздействием переменного момента нагрузки, например механизмы манипуляторов, станков и др.

Целью изобретения является повышение робастности, динамической и статической точности электропривода по положению рабочего органа.

На фиг,1 приведена функциональная схема электропривода; на фиг.2 и 3 - схемы конкретного выполнения формирователя корректирующего сигнала.

Электропривод содержит задатчик 1, выход которого соединен с регулятором 2 положения, последовательно соединенные регулятор 3 скорости, усилитель 4 мощности, электродвигатель 5, на оси которого установлены датчики скорости 6 и положения 7, а их выходы подключены соответственно к вторым входам регуляторов скорости 3 и положения 2, упругую механическую передачу 8, рабочий орган 9 с установленным на нем инерционным датчиком 10 ускорения, наблюдатель 11, регулятор 12, сумматор 13, первый вход которого подключен к выходу датчика 10 ускорения, а второй вход и первый выход подключены к первому выходу и первому входу наблюдателя 11 соответственно, второй выход наблюдателя 11 и выход регулятора 2 положения подключены к входам регулятора 12, выход которого подключен к первому входу регулятора 3 скорости. Кроме того, электропривод содержит первый усилитель 14, первый и второй интеграторы 15 и 16, второй усилитель 17 и формирователь 18 корректирующего сигнала, выход которого подключен к третьему входу регулятора 2 положения, первый, второй и третий входы формирователя 18 корректирующего сигнала подключены к выходам первого усилителя 14, первого и второго интеграторов 15 и 16 соответственно, вход первого усилителя 14 подключен к второму выходу сумматора 13,.третий вход наблюдателя 11 подключен к выходу второго усилителя 17, а второй вход наблюдателя 11 - к выходу датчика 7 положения. Вход второго усилителя 17 подключен к выходу второго интегратора 16.

Электропривод работает следующим образом.

Задатчик 1 выдает управляющий сигнал на перемещение, поступающий на вход регулятора 2 положения, где сравнивается с сигналом датчика 7 положения, установленного на валу электродвигателя 5.

Выходной сигнал регулятора 2 положения через регулятор 12 поступает на вход регулятора 3 скорости, где сравнивается с сигналом датчика 6 скорости, установленного на валу электродвигателя 5. Выходной сигнал регулятора 3 скорости поступает на вход усилителя 4 мощности, с выхода которого поступает на вход электродвигателя 5, вал которого поворачивается на требуемый

угол и Через упругую механическую передачу 8 перемещает рабочий орган 9.

Из-за наличия упругой механической передачи 8 в механической системе возникают упругие колебания, приводящие к колебательному движению рабочего органа 9.

На рабочем органе 9 установлен датчик 10 ускорения, выходной сигнал которого, отражающий колебательное движение рабочего органа 9, сравнивается на сумматоре 13с соответствующим ему выходным сигналом наблюдателя 11, который на основании этого сигнала и сигнала, поступающего от датчика 7 положения, производит оценивание недоступных измерению переменных состояния электропривода, которые вместе с выходным сигналом регулятора 2 положения поступают на вход регулятора 12, выходной сигнал которого поступает на вход регулятора 3 скорости и способствует подавлению упругих механических колебаний в электроприводе.

Рои прикладывании к рабочему органу

9 возмущающего воздействия на выходе сумматора 13 появляется сигнал, соответствующий второй производной от возмущающего воздействия. После масштабирования его с помощью первого усилителя 14 получают сигнал, равный второй производной возмущающего воздействия. Интегрируя этот сигнал на первом 15 и втором 16 интеграторах, получают сигналы, равные соответственно первой производной от

возмущающего воздействия и самому возмущающему воздействию. С выхода второго усилителя 17 на третий вход наблюдателя 11 поступает корректирующий сигнал. Сигналы, равные возмущающему воздействию и

его первой и второй производным, поступают на формирователь 18 корректирующего сигнала, с выхода которого к третьему входу регулятора 2 положения поступает сигнал, полностью компенсирующий статическую

ошибку и уменьшающий динамическую ошибку по положению рабочего органа 9, вызванную наличием возмущающего воз: действия. Степень уменьшения динамическойошибкиопределяетсябыстродействием наблюдателя 1.

Если регулятор 2 положения является пропорциональным, то выходной сигнал формирователя 18 корректирующего сигнала можно подавать как на вход регулятора 2 положения, так и на вход регулятора 3 ско- рости или на вход усилителя 4 мощности (если регулятор скорости пропорциональный), при этом во всех случаях полностью компенсируется статическая ошибка по положению, рабочего органа, вызванная де- формацией упругой механической передачи 8 под действием возмущающего воздействия.

Если выходной сигнал регулятора 3 скорости содержит интегральную составляю- щую от входных сигналов, тб необходимо выход формирователя 18 корректирующего сигнала перенести с входа усилителя 4 мощности на вход регулятора 3 скорости, а если выходной сигнал регулятора 2 положения имеет интегральную составляющую от входных сигналов, то необходимо подключить выход формирователя 18 корректирующих сигналов на вход регулятора 2 положения. В противном случае на вход формирователя 18 корректирующего сигнала необходимо подавать только сигналы, соответствующие первой и второй производной возмущающего воздействия, это уменьшает динамическую ошибку , что важно при возму- щающем воздействии импульсного характера.

Сигнал, поступающий с выхода второго усилителя 17 на третий вход наблюдателя 11, используется для коррекции наблюдате- ля 11, повышения точности оценки переменных состояния электропривода при наличии возмущающих воздействий в виде нагрузочных моментов или усилий, прикладываемых к рабочему органу.

Электрическая принципиальная схема формирователя 18 корректирующего сигнала по фиг.2, соответствует наличию в системе пропорционального регулятора 2 положения. Схема, показанная на фиг.З, со- ответствует наличию в системе пропорцио- нально-интегрального регулятора 2 положения. На входы формирователя 18 корректирующего сигнала поступают сигналы, соответствующие возмущающему воз- действию UMC и его первой Оме и второй Оме производным.

Изобретение обеспечивает повышение робастности электропривода,, сокращение непроизводительного времени цикла, повы- шение надежности объекта управления и качества обработки детали;

Формула изобретения

1. Электропривод, содержащий задат- чик, выход которого соединен с регулятором

положения, последовательно соединенные регулятор скорости, усилитель мощности, выходом подключенный к якорной обмотке электродвигателя, чз валу которого установлены датчики csopoc™ и положения, а их выходы подклю - чы соответственно к вторым входам perj яторов скорости и положения, упругую .механическую передачу, соединенную с валом электродвигателя и рабочим органом с установленным на нем инерционным датчиком ускорения, наблюдатель, сумматор, первый вход которого подключен к выходу датчика ускорения, а второй вход и п-рвый выход подключены к первому выходу и первому входу наблюдателя соответственно, второй выход наблюдателя и выход регулятора положения подключены к входам регулятора, выход которого подключен к третьему входу регулятора скорости, отличающийся тем, что, с целью повышения робастности, статической и динамической точности электропривода по положению рабочего органа, в него введены первый и второй усилители, первый и второй интеграторы, формирователь корректирующего сигнала, причем второй выход сумматора подключен к входу первого усилителя, выход которого подключен к первому входу формирователя коррек- тирующего сигнала и входу первого интегратора, выход которого подключен к второму входу формирователя корректирующего сигнала и входу второго интегратора, выход которого подключен к третьему входу формирователя корректирующего сигнала и входу второго усилителя, выход которого подключен к третьему входу наблюдателя, второй вход которого подключен к выходу датчика положения, выход формирователя корректирующего сигнала подключен к третьему входу регулятора положения.

2.Электропривод по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности регулирования за счет компенсации упругих деформаций, обусловленных нагрузочными усилиями, формирователь корректирующего сигнала выполнен в виде сумматора на операционном усилителе.

3.Электропривод поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности регулирования за счет компенсации упругих деформаций, обусловленных нагрузочными усилиями, формирователь корректирующего сигнала выполнен в виде сумматора на последовательно соединенных операционных усилителях, к входу первого операционного усилителя, охваченного отрицательной резистивно-емкостной обратной связью, подключены выходы первого усилителя и первого интегратора, а к

входу второго операционного усилителя, ох- операционного усилителя и выход второго ваченного отрицательной резистивной об- интегратора, выход второго операционного ратной связью, подключены выход первого усилителя является выходом сумматора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах манипуляторов, станков. Целью изобретения .является повышение робастности, статической и динамической точности электропривода по положению рабочего органа. Электропривод содержит задатчик 1, регулятор 2 положения, регулятор 3 скорости, злектродвигатепь 5, Вал электродвигателя 5 соединен через упругую механическую передачу 8 с рабочим органом 9, Электропривод содержит также наблюдатель 11, регулятор 12, выход которого подключен к регулятору 3 скорости. К третьему входу регулятора 2 положения подключен выход формирователя 18 корректирующего сигнала. Входы формирователя 18 через интеграторы 15,16, усилители 17, 14 соединены с датчиком 10 ускорения к наблюдателем 11. В данном устройстве обеспечивается уменьшение ошибки по полох е- нию рабочего органа 9 до нуля за счет поворота вала электродвигателя в направлении, противоположном действию возмущающего момента. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

U

пс I8i

-А -&

Фиг. 2

Фиг.З

{6ч