Устройство для разгона и торможения электропривода Советский патент 1992 года по МПК G05B19/18 

Фиг. /

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для автоматического управления скоростью перемещения в системах программного управления электроприводом станков, промышленных роботов, технологического оборудования.

Известно устройство для разгона и торможения электропривода, содержащее генератор опорной частоты, три делителя частоты, два элемента И, реверсивный счетчик, блок совпадения, а также элемент ИЛИ, счетчик импульсов и ключ.

С помощью такого устройства стало возможным реализовать трапецеидальный закон изменения скорости двигателя во времени. При этом, задавая различные коды на вход второго делителя частоты, можно изменять ускорения при разгоне и торможении.

Недостатком устройства является наличие четырех точек мгновенного изменения силы, действующей на исполнительный механизм. Вследствие этого в моменты переключения скоростей в системе возникают большие динамические нагрузки, приводящие к появлению паразитных вибраций.

Известно также устройство разгона и торможения, содержащее генератор опорной частоты, пять делителей частоты, ключ, счетчик импульсов, четыре элемента И, три реверсивных счетчика, блок совпадения, элемент НЕ, элемент И-ИЛИ, блок дифференцирующих цепочек и три триггера.

В этом устройстве разгон-торможение производят до любого заданного значения скорости с заданным ускорением на основных участках и с заземленным ускорением на участках начала и окончания разгона- торможения, величина которых определяется в зависимости от заданного значения скорости, т.е. сглаженность характеристики разгона-торможения достигалась за счет использования при разгоне и торможении трех участков с различной крутизной. Однако поскольку в устройстве реализован кусочно-линейный закон изменения скорости, то для него также характерно наличие точек мгновенного изменения силы, действующей на исполнительный механизм, и поэтому динамические перегрузки остаются достаточно ощутимыми.

Значительному уменьшению ударных нагрузок и увеличению быстродействия систем в динамических режимах работы способствует использование плавного, в частности логарифмического, закона изменения параметров скорости и ускорения при разгоне и торможении.

Наиболее близким к изобретению является устройство для разгона и торможения, содержащее генератор опорной частоты, выход которого подключен к тактовым входам первого и второго делителей частоты, выход первого из которых через первый усреднитель подключен к первым входам первого и второго элементов И, а выход второго через второй делитель частоты - к выходу

0 устройства. Выходы первого и второго элементов И устройства подключены соответственно к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, при этом второй вход первого элемента И подключен к выхо5 ду инвертора, вход которого соединен с вторым входом второго элемента И. Кроме того, известное устройство содержит постоянный запоминающий блок, элемент НЕ-И- НЕ, элемент И-НЕ, выходы реверсивного

0 счетчика подключены к входам элементов НЕ-И-НЕ и Й-НЕ и к адресным входам постоянного запоминающего устройства, выходы которого подключены к управляющим входам первого делителя частоты.

5 Постоянный запоминающий блок устройства-прототипа предназначен для формирования кода управления первым делителем частоты, необходимого для получения нелинейного изменения выходной

0 частоты устройства для разгона и торможения. При изменении адреса постоянного запоминающего блока код на его выходе изменяется по закону, который записан в одной из зон этого блока. В известном уст5 ройстве за счет плавного нелинейного изменения ускорения при разгоне и торможении удалось снизить статическую и динамическую погрешности исполнительного механизма, а также увеличить его долговечность.

0 Однако устройство не обладает достаточной универсальностью, позволяющей реализовать его возможности для широкого круга потребителей. Так, частое изменение типоразмеров заготовок, например, на по5 воротных столах робототехнических комплексов требует обеспечения такого количества программ, которое врядли будет возможным и экономически оправданным. Кроме того, особенностями конструкции этого устройства предусмотрено формиро0 вание только симметричных характеристик скорости электропривода на участках разгона и торможения (по отношению к оси, проходящей через среднюю точку участка равномерного перемещения).

5

Цель изобретения - расширение области применения за счет автоматического формирования оптимальных характеристик изменения скорости на участках разгона и

торможения, имеющих различную форму, включая асимметричную.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для разгона и торможения электропривода, содержащее генератор опорной частоты, выход которого подключен к тактовым входам первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления, первый и второй элементы И, выходы которых подключены соответственно к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, при этом первый вход второго элемента И подключен к выходу первого инвертора, вход которого соединен с первым входом первого элемента И и является пусковым входом устройства, введены вычитатель кодов, первый и второй преобразователи код-частота, блок сравнения кодов, блок формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения и блок формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения, группа выходов которого соединена с первой группой входов блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения и с первой группой выходов блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения, группа выходов вычитателя кодов через первый преобразователь код-частота соединена с вторыми входами первого и второго элементов И, первый и второй разрешающие выходы блока формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения соединены соответственно с первым и вторым информационными входами блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения, третий информационный вход которого соединен с выходом второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а его четвертый информационный вход соединен с выходом первого блока сравнения кодов, информационный выход блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения соединен с первым информационным входом блока формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения, второй информационный вход которого соединен с выходом первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а группа задания кода блока формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения является первой группой входов устройства, группа входов первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления и вторая группа входов блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения объединены и являются второй группой входов устройства, группа входов второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления и третья группа входов блока формирования ускорения на конечном участке

разгона и торможения объединены и являются третьей группой входов устройства, четвертая группа входов блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения и первая группа входов пер0 вого блока сравнения кодов объединены и являются четвертой группой входов устройства, вторая группа входов первого блока сравнения кодов соединена с выходами реверсивного счетчика и с группой входов вто5 рого преобразователя код-частота, выход которого является выходом устройства.

Блок формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения содержит первый и .второй элементы И,

0 первый и второй инверторы, счетчик импульсов и блок сравнения кодов, первая группа входов которого является первой группой входов блока формирования ускорения на начальном участке разгона и тор5 можения, вторая группа входов блока сравнения кодов соединена с выходами счетчика импульсов и является группой выходов блока формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения,

0 выход блока сравнения кодов соединен с входом первого инвертора и является первым информационным выходом блока формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения, вторым информаци5 онным выходом которого являются объединенные выход первого инвертора и первый вход первого элемента И, второй вход которого является вторым информационным входом блока формирования ускорения на

0 начальном участке разгона и торможения, первый информационный вход которого соединен с входом второго инвертора, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с

5 выходом первого элемента И, а выход второго элемента И соединен с входом счетчика импульсов.

Блок формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения со0 держит преобразователь код-частота, четыре элемента И, три счетчика импульсов, два сумматора кодов, блок умножения, блок деления и блок сравнения кодов. Вход преобразователя код-частота является первой

5 группой входов блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения, первым и вторым информационными входами которого являются соответственно первые входы первого и второго элементов И, вторые входы которых объединены и соединены с выходом преобразователя код-частота. Выход первого элемента И соединен с входом первого счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом первого сумматора кодов, второй вход которого соединен с выходом блока умножения. Выход второго элемента И соединен с входом второго счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока деления. Первый вход деления соединен с первым входом второго сумматора кодов и является второй группой входов блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения, третья группа входов которого является второй группой входов второго сумматора кодов. Выход второго сумматора кодов соединен с вторым входом блока деления. Выход первого сумматора кодов соединен с первой группой входов блока сравнения кодов, вторая группа входов которого является четвертой группой входов блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения. Выход блока сравнения кодов соединен с первым входом третьего элемента И и является информационным выходом блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения. Второй вход третьего элемента И является третьим информационным входом блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения, четвертым информационным входом которого является вход инвертора, выход инвертора соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И. Выход четвертого элемента И соединен с входом третьего счетчика импульсов, разрядные выходы которого являются группой выходов блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения.

Предлагаемое выполнение устройства позволяет сформировать (с помощью первого делителя частоты и блока формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения) линейно возрастающую характеристику ускорения на начальном участке разгона-торможения, крутизна которой определяется величиной начального рывка (первой производной от ускорения). Введение вычитателя кодов, блока сравнения кодов, а также подключенного к второму делителю частоты блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения позволяет сформировать линейно снижающуюся характеристику ускорения на конечном участке разгона и торможения,

крутизна которой определяется величиной конечного рывка.

Таким образом, в предлагаемом устройстве без обращения к заранее записанной

информации можно автоматически формировать любую плавную характеристику измененияскоростиэлектропривода,оптимальная форма кото рой может быть подобрана для конкретного

объекта перемещения.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства для разгона и торможения электропривода; на фиг.2 структурная схема блока формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения; на фиг.З - структурная схема блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения; на фиг.4 - возможные законы разгона и торможении

электропривода, реализуемые предлагаемым устройством для разгона и торможения электропривода; на фиг.5 и 6 временные диаграммы, поясняющие работу устройства при разгоне-торможении до скоростей aim

(сплошная линия) и до скорости гмм (прерывистая линия).

Устройство разгона и торможения содержит генератор 1 опорной частоты (фиг. 1), выход которого подключен к тактовым входам первого и второго делителей 2 и 3 частоты с переменным коэффициентом деления, первый и второй элементы И А и 5, реверсивный счетчик 6 и первый инвертор 7, причем первые входы элементов И 4 и 5

объединены, а их выходы подключены соответственно к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика 6. В устройство введены вычитатель 8 кодов, первый преобразователь 9 код-частота, а также подключенные к выходу реверсивного счетчика 6 второй преобразователь 10 код-частота, выход которого является выходом устройства, и блока 11 сравнения кодов, блок 12 формирования ускорения на начальном участке

разгона и торможения и блок 13 формирования ускорения на конечном участке разюна и торможения.

Устройство имеет четыре группы вхо дов: первая группа входы задания кодов

величины максимального ускорения, отирая группа входы задания величины рынка на начальном участке разгона и торможения, третья группа входы задания величины рывка на конечном участке разгона и тормо

жения, четвертая входы задании кода во личины максимальной скорости.

Блок 12 формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения со держит первый и второй элементы И 14 и 1Г

соответственно (фиг.2), первый и второй инверторы 18 и 19 соответственно, счетчик 16 импульсов и блок 17 сравнения кодов, первая группа входов которого является первой группой входов блока 12, вторая группа входов блока 17 сравнения кодов соединена с выходами счетчика 16 импульсов и является группой выходов блока 12. Выход блока 17 сравнения кодов соединен с входом первого инвертора 18 и является первым информационным выходом блока 12, вторым информационным выходом которого являются объединенные выход первого инвертора 18 и первый вход первого элемента И 14, второй вход которого является вторым информационным входом блока 12. Первый информационный вход блока 12 соединен с входом второго инвертора 19, выход которого соединен с первым входом второго элемента И 15, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И 14, а выход второго элемента И 15 соединен с входом счетчика 16 импульсов.

Блок 13 формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения, содержит преобразователь 32 код-частота, четыре элемента И 21, 23, 27 и 28, три счетчика 22, 24 и 29 импульсов, два сумматора 20 и 30 кодов, блок 25 умножения, блок 31 деления и блок 26 сравнения кодов. Вход преобразователя 32 код-частота является первой группой входов блока 13, первым и вторым информационными входами которого являются соответственно первые входы первого и второго элементов И 21 и 23, вторые входы которых объединены и соединены с выходом преобразователя 32 код-частота. Выход первого элемента И 21 соединен с входом первого счетчика 22 импульсов, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 20 кодов, второй вход которого соединен с выходом блока 25 умножения. Выход второго элемента И 23 соединен с входом второго счетчика 24 импульсов, выход которого соединен с первым входом блока 25 умножения, второй вход которого соединен с выходом блока 31 деления. Первый вход блока 31 деления соединен с первым входом второго сумматора 30 кодов и является второй группой входов блока 13, третья группа входов которого является второй группой входов второго сумматора 30 кодов. Выход второго сумматора

30кодов соединен с вторым входом блока

31деления, а выход первого сумматора 20 кодов соединен с первой группой входов блока 26 сравнения кодов, вторая группа входов которого является четвертой группой входов блока 13. Выход блока 26 сравнения кодов соединен с первым входом

третьего элемента И 27 и является информационным выходом блока 13. Второй вход третьего элемента И 27 является третьим информационным входом блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения, четвертым информационным входом которого является вход инвертора 33, выход инвертора соединен с первым входом четвертого элемента И 28,

0 второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И 27. Выход четвертого элемента И 28 соединен с входом третьего счетчика 29 импульсов, разрядные выходы которого являются группой выходов блока

5 формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения.

Генератор 1 опорной частоты предназначен для генерирования импульсов с определенной частотой и может быть выполнен

0 в зависимости от области применения устройства как с использованием кварца, так и без него.

Делители 2 и 3 частоты с переменным коэффициентом деления представляют со5 бой устройства для формирования импульсов, частота которых обратно пропорциональна кодам на входах управления.

Элемент И 4 предназначен для запуска разгона двигателя исполнительного меха0 низма и пропускания импульсов с преобразователя 9 код-частота на суммирующий вход реверсивного счетчика 6. Элемент И 5 предназначен для запуска торможения двигателя и пропускания импульсов с преобра5 зователя 9 код-частота на вычитающий вход реверсивного счетчика 6.

Реверсивный счетчик 6 предназначен для получения кода Nu , пропорционального текущему значению скорости для всех

0 участков движения.

Инвертор 7 используется для запуска торможения двигателя при наличии логического нуля на входе, подавемого от внешнего устройства управления,

5 Вы читатель 8 кодов предназначен для формирования кода МЈ , пропорционального текущему значению ускорения для всех участков движения и представляет собой арифметико-логическое устройство для сло0 жения и вычитания чисел в прямых и дополнительных кодах, которое может быть реализовано на известных схемах.

Преобразователи 9, 10 и 32 код-частота предназначены для формирования импуль5 сов частота следования которых прямо пропорциональна соответственно коду текущего ускорения, коду текущей скорости и коду ускорения на начальном участке разгона-торможения, и могут быть реализованы по известным схемам.

Блоки 11,17 и 26 сравнения кодов предназначены для формирования на их выходах сигналов в моменты времени, когда коды на первых входах каждого из них совпадают с соответствующими кодами на вторых вхо- дах.

Счетчики 16,22,24 и 29 импульсов предназначены для формирования кодов, соответствующих количеству импульсов, которое поступило на их входы.

Блок 12 формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения предназначен для формирования кода ЫЈн ускорения, который возрастает по линейному закону до момента времени, пока не достигнет кода (максимального ускорения, а затем принимает постоянное значение, равное максимальному, а также для формирования логических сигналов о моменте ti (фиг.5 и 6) совпадения указанных кодов. Элемент И 14 блока 12 предназначен для пропускания импульсов от делителя 2 частоты при наличии сигнала логической единицы на выходе инвертора 18, который возникает при логическом нуле на выходе блока 17 сравнения кодов. Блок 17 сравнения формирует сигнал логического нуля при различии в кодах на его входах и логической единицы при их совпадении.

Блок 13 формирования ускорения на ко- нечном участке разгона и торможения предназначен для формирования кода NЈk ускорения, который возрастает по линейному закону, начиная с момента t2 (фиг.б) совпадения кода Мсоррасчетной скорости с кодом Ыьэтмаксимальной скорости до момента Чз совпадения кода (фактической скорости с кодом МИпмаксимальной скорости.

Входящие в состав этого блока 13 элементы выполняют следующие функции. Сумматор 20 предназначен для получения кода Г Црасчетной скорости, которая может быть набрана двигателем, если в данный текущий момент времени поступит сигнал U(t2) о начале конечного участка разгона- торможения.

Блок 25 умножения предназначен для получения кода расчетной скорости, которая может быть набрана двигателем, если в данный текущий момент времени поступит сигнал об окончании разгона-торможе- ния и диаграмма ускорения разгона- торможения будет иметь треугольный вид.

Сумматор 30 предназначен для получе- ния кода, значение которого равно сумме кодов рывков на начальном Мрни конечном Ыр участках разгона-торможения.

Блок 31 деления предназначен для получения кода N, значение которого соответствует формуле

N-A +PK-Npn+Nplc N /OK N,

рм

где /OH и /Эк - рывки на начальном и конечных участках разгона-торможения.

Элемент И 21 предназначен для пропускания импульсов от блока 32 на счетчик 22 импульсов при поступлении сигнала логической единицы с выхода блока 17.

Блок И 23 предназначен для пропускания импульсов от преобразователя 32 на счетчик 24 импульсов при поступлении сигнала логической единицы с выхода инвертора 18.

Элементы И 27 и 28 предназначены для пропускания импульсов с выхода делителя 3 частоты на счетчик 29 импульсов при наличии сигналов логической единицы на выходах блока 26 сравнения кодов и инвертора 33 соответственно.

Инвертор 33 предназначен для запрета пропускания импульсов от делителя 3 частоты через элемент И 28 при совпадении кода Nw фактической текущей скорости с кодом NQIV, максимальной скорости на блоке 11 сравнения (фиг. 1).

Устройство работает следующим образом.

На четвертые входы устройства подается код Мцп,максимальной скорости. На вторые - код Н рывка на начальном участке ускорения разгона-торможения. На третьи- код NpK рывка на конечном участке ускорения разгона-торможения. На первые - код МЈпмаксимального ускорения разгона-торможения.

Значения кодов вычисляются следующим образом:

Мю Кы-одп; NF Keem;

тй & fn -

Nft .Ј-

Npn рн

N - Р Рк

где Ксо , Kg и Кр- коэффициенты пропорциональности.

Для удобства изложения положим, что

KCO Ј Р

При подаче сигнала логической единицы на вход Пуск разгона-торможения открывается элемент И 4 и на вход сложения реверсивного счетчика 6 от преобразователя 9 код-частота начинают поступать импульсы, частота fe следования которых пропорциональна коду Ne ускорения.

Код Ng ускорения формируется на выходах блока 8 и изменяется по трапецеидаль- ному или треугольному закону (в зависимости от соотношения кодов N NpH, NpK и и формируется следующим обра- зом.

Генератор 1 импульсов при подаче на него сигнала логической единицы с входа Пуск разгона-торможения (не показан) подает импульсы с частотой f0 на делители 2 и 3 частоты, на выходах которых формируются имульсы с частотами fpHn fpcooTeeTCTBeH- но, прямо пропорциональными величинами рывков на начальном/Он и конечном/Эк участках разгона-торможения:

У-ЛЈшГо : (1)

Импульсы с частотой fpH поступают на счетчик 16 импульсов блока 12 через элементы И 14 и 15 при наличии на их вторых входах разрешающих сигналов U(ti)1 и

Логический сигнал U(ti) поступает с ин- вертора 18 и является инверсией логического сигнала U(ti), который формируется на выходе блока 17 сравнения кодов и принимает значение логической единицы при совпадении кода Метмаксимального ускорения с кодом NgHускорения на начальном участке разгона. Поскольку до момента времени ti (фиг.5) коды МЈти Менне совпадают, то на входе инвертора 18 (фиг.2) имеется сигнал логического нуля: U(ti)-Q. а на его выходе - логической единицы: U(ti) 1, т.е. элемент И 14 пропускает импульсы с частотой fpH на вход элемента И 15 до момента времени ti.

Логический сигнал U(t2) поступает через инвертор 19 на второй вход элемента И 15 с блока 13, в котором он возникает в момент времени t2, когда код М оррасчетной скорости достигает величины кода ЫЦ(максймаль- ной скорости.

Поскольку до момента г коды NapM Numne совпадают, с инвертора 19 на второй вход элемента И 15 подается сигнал логической единицы: U(t2)1, и, следовательно, импульсы с частотой f ри поступают на вход счетчика 16.

Счетчик 16 импульсов формирует код NЈHускорения на начальном участке разгона-торможения, который до момента времени ti или t2 линейно нарастает, а затем сохраняет постоянное значение, пропорциональное количеству импульсов, поступивших на счетчик 16 от делителя 2 к моменту ti или t2:

|fo/0Ht, fo/Он tmln , t Stmin ,

(2)

где (ti; 12).

Код NgH подается на первый выход блока 12, а также на второй вход блока 17 сравнения кодов.

Определение момента времени t2 производится в блоке 13 следующим образом.

Код МцрВыбирается прямо пропорциональным величине расчетной скорости ыр: :Моэр K(Up) (Op, которая может быть набрана двигателем, если в данный текущий момент времени t начать сброс ускорения, т.е. начать конечный участок разгона-торможения.

При трапецеидальной диаграмме ускорения е (t) расчетная скорость «pi может быть определена по формуле

(t2-ti) +

Wp1

, A(t3-t2) +2

а учитывая, что Бт

,., ст ... ,. Ј(п/о

(3)

определение upi возможно по формуле

«p1(1+)f (t2-tl), (4)

где ti - момент завершения начального участка разгона-торможения;

t2 - момент начала конечного участка разгона-торможения;

тз - момент завершения разгона-торможения.

При треугольной диаграмме ускорения Ј (t) расчетная скорость Шр2 может быть определена по формуле

, а учитывая, что для А закона

t1 t2, t1(5)

по формуле

Р2 (1+) (6)

Из формул (3) - (6) следует, что для любого текущего момента времени на участке разгона-торможения величину расчетной скорости Шр можно рассчитать по выражению

(1),

(l+)(t-ti).

(7)15

10

Из формулы (7) следует, что момент времени t, для которого значение расчетной скорости (Ор достигнет заданного максимального значения скорости tomax, будет являться моментом t2 начала конечного участка разгона-торможения.

Фактическая скорость a(t) в данный текущий момент времени меньше (т.) и может быть определена по формуле

t2

, t ti

(t)

j

(t-tl),

С учетом изложенного момент времени t2 в предлагаемом устройстве определяется следующим образом.

Код (ускорения на начальном участке разгона-торможения с блока 12 подается на вход преобразователя 32 код-частота, входящего в состав блока 13. На выходе преоб разователя 32 формируются импульсы, частота f| которых пропорциональна NЈ :

-32

fЈH K32NЈH(t)

К32 fo рн t , t tmin К32 fo/Эн tmin , t tmin

где Кз2 - коэффициент пропорциональности преобразователя 32.

Импульсы с частотой fgH из преобразователя 32 поступают на счетчики 22 и 24 импульсов через элементы И 21 и 23 соответственно.

Элемент И 21 пропускает импульсы от преобразователя 32 на счетчик 22, начиная с момента ti, когда на его второй вход поступает сигнал логической единицы U(ti)1 с блока 12.

Таким образом, частота f| H импульсов на выходе элемента И 21 изменяется следующим образом (фиг.5).:

21 V

О , t ti ; f(ti),,

(9)

так K3Kti 12, если код Ng достиг вели10 чины кода Ngm

Код Ncj-на выходе счетчика 22 изменяется по закону (фиг.5)

00

г

Nn / fp dt, we о е

а с учетом формул (1), (2), (8)-(10)

5

0

0

N0)e

О , t ti

К32 fo

Јm

(t-ti ),t ti . (11)

Элемент И 23 пропускает импульсы от преобразователя 32 на счетчик 24 до момента ti, после которого на второй вход элемента 23 поступает сигнал логического нуля U(ti)0.

Поскольку на вход счетчика 24 поступают импульсы, частота которых линейно возрастает до момента ti, а затем их поступление прекращается, на выходе счетчика 24 формируется код Мм , который нарастает по квадратичному закону до момента ti, а затем сохраняет достигнутое к моменту ti значение (фиг.5):

NM

К32 fo /Он 1 , t t1

(12)

К32 fo А . - 1 2.

Код поступает на вход блока 25 умножения, где умножается на коэффициент k.

Формирование величины коэффициента k обеспечивается сумматором 30 и блоком 31 деления. В сумматоре 30 производится суммирование кодов Nn и Ырц рывков на начальном и конечном участках разгона-торможения. В блоке 31 деления производится деление на код Мрнсуммы NpH+ NpK, в результате чего на выходе блока 31 формируется величина коэффициента k:

k - NpM+Npn /КЕ +

N

9

рн

, KЈ ,Јн , А/Кр Ч-р,

(13)

Таким образом, на выходе блока 25 формируется код N(, величина которого определяется по формуле

-NW|.(1+g.). 04)

Коды М,и суммируются в сумматоре 20 и образуют код

NWP

К32 fo (1-+лрЧЈН2 Г1

кз2 -fo () -рн (t-ti),

fKи

(15)

Анализ выражения (15) показывает, что оно идентично выражению (7), и, следовательно, код N(op соответствует значению расчетной скорости Шр.

Код МЮрсравнивается с кодом NWn)B блоке 26 сравнения кодов, и в момент t2, когда N(op достигнет величины Nom, на выходе блока 26 формируется сигнал логической единицы U(t2)1.

Сигнал U(t2)1 поступает на вход элемента И 27 разрешая прохождение импульсов с частотой fpK, поступающих с делителя 3 частоты, на вход элемента И 28, и при наличии разрешающего сигнала U(t3) 1 на его втором входе далее импульсы поступают на счетчик 29 импульсов, который формирует на своем выходе код ускорения на конечном участке разгона-торможения

N e f РК (t-tzHo РК (t-ta). (16)

-К

Код NЈK поступает на второй вход вычи- тателя 8 кодов и, начиная с момента времени t2, вычитается из кода NЈH , который поступает на первый вход вычитателя 8 кодов с блока 12. В результате этой операции на выходе вычитателя 8 кодов формируется код Ng ускорения, который, начиная с момента времени t2, уменьшается по линейному закону.

Код Ng поступает на преобразователь 9 код-частота и преобразуется в последовательность импульсов, частота fe следования которых пропорциональна Ng , т.е. частота f импульсов будет изменяться по такому же закону, что и Ng .

Импульсы с блока 9 поступают через элемент И 4 на суммирующий вход реверсивного счетчика 6, на выходе которого фор- мируется код Nu текущей скорости, поступающий на вход преобразователя 10 код-частота и на второй вход блока 11 сравнения кодов.

В момент времени ta, когда код Nu достигает значения кода NUWi на выходе блока 11 возникает сигнал U(t3)1, который поступает в блок 13 и, инвертируясь в инверторе

33, запрещает прохождение импульсов с частотой f ркчерез элемент И 28 на счетчик 29. В результате этого код NgK прекращает нарастать и принимает постоянное значение, пропорциональное числу импульсов, постулающих на него к моменту гз.

Кроме того, сигнал U(t3)1 используется для обнуления счетчиков 16, 22, 24 и 29 и останова генератора 1 импульсов.

Таким образом, диаграммы кода Ng и

частоты tg , пропорциональной текущему ускорению, имеют трапецеидальный- или треугольный вид на участке разгона.

Соответственно, диаграммы кода NWH частоты fw текущей скорости будут иметь

вид, при котором на начальном участке разгона до заданной скорости движение осуществляется с постоянным рывком /Он. на конечном участке - с постоянным рывком РК . а на среднем участке (для трапецеидальной диаграммы ускорения) - с постоянным ускорением Јт.

Для реализации режима Торможение на вход Пуск разгона-торможения подается сигнал логического нуля. При этом элемент И 4 закрывается, а на выходе инвертора 7 возникает сигнал логической единицы, который запускает генератор 1 импульсов и разрешает прохождение импульсов от преобразователя 9 через элемент И 5 на вычитающий вход реверсивного счетчика 6. Далее все блоки устройства работают аналогично описанному алгоритму с той разницей, что код частота уменьшаются, обеспечивая плавное снижение

скорости а) до нуля.

Таким образом, предлагаемое устройство в отличие от устройства-прототипа позволяет с учетом ряда входных параметров аппаратно формировать ускорение на начальном и конечном участках разгона и торможения без обращения к внешней памяти и, в результате, получать любые оптимальные характеристики изменения скорости, например такие, которые показаны на фиг.4

и которые могут быть использованы, в частности, для электроприводов поворотных столов робототехнических комплексов.

Реализуемые предлагаемым устройством функции зависимости скорости от времени при разгоне и торможении позволяют, кроме того, увеличить быстродействие систем в динамических режимах работы, так как сокращаются или же полностью исключаются затраты времени на затухание колебаний после останова электропривода. При этом значительно уменьшаются ударные нагрузки в подвижных частях исполнительного механизма, что, в свою очередь, позволяет увеличить срок их службы, а также уменьшить нежелательный шум, возникающий в механизмах при больших ускорениях. Формула изобретения 1. Устройство для разгона и торможения электропривода, содержащее генератор опорной частоты, выход которого подключен к тактовым входам первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления, первый и второй элементы И, выходы которых подключены соответственно к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика, при этом первый вход второго элемента подключен к выходу первого инвертора, вход которого соединен с первым входом первого элемента И и является пусковым входом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет автоматического формирования оптимальных характеристик изменения скорости на участках разгона и торможения, имеющих различную форму, включая асимметричную, в него введены вычитатель кодов, первый и второй преобразователи код-частота, блок сравнения кодов, блок формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения и блок формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения, группа выходов которого соединена с первой группой входов блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения и первой группой входов вычи- тателя кодов, вторая группа входов которого соединена с группой выходов блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения, группа выходов вычитателя кодов через первый преобразователь код-частота соединена с вторыми входами первого и второго элементов И, первый и второй разрешающие выходы блока формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения соединены соответственно с первым и вторым информационными входами блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения, третий информационный вход которого соединен с выходом второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а его четвертый информационный вход соединен с выходом первого блока сравнения кодов, информационный выход блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения соединен с первым информационным входом блока формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения, второй информационный вход которого соединен с выходом первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а группа

задания кода блока формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения является первой группой входов устройства, группа входов первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления и вторая группа входов блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения объединены и являются второй группой входов устройства, группа входов второго делителя частоты с

переменным коэффициентом деления и третья группа входов блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения объединены и являются третьей группой устройства, четвертая группа входов блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения и первая группа входов первого блока сравнения кодов объединены и являются четвертой группой входов устройства, вторая

группа входов первого блока сравнения кодов соединена с выходами реверсивного счетчика и с группой входов второго преобразователя код-частота, выход которого является выходом устройства.

2. Устройство поп.Ч.отличающее- с я тем, что блок формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения содержит первый и второй элементы И, первый и второй инверторы, счетчик импульсов

и блок сравнения кодов, первая группа входов которого является первой группой входов блока формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения, вторая группа входов блока сравнения кодов соединена с выходами счетчика импульсов и является группой выходов блока формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения, выход блока сравнения кодов соединен с входом первого инвертора и является первым информационным выходом блока формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения, вторым информационным выходом которого являются объединенные выход первого инвертора и первый вход первого элемента И, второй вход которого является вторым информационным входом блока формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения, первый

информационный вход которого соединен с входом второго инвертора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход второго

элемента И соединен с входом счетчика импульсов.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю ще е- с я тем, что блок формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения содержит преобразователь код-частота, четыре элемента И, три счетчика импульсов, два сумматора кодов, блок умножения, блок деления и блок сравнения кодов, вход преобразователя код-частота является первой группой входов блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения, первым и вторым информационными входами которого являются соответственно первые вхдоды первого и второ- го элементов И, вторые входы которых объединены и соединены с выходом преобразователя код-частота, выход первого элемента И соединен с входом первого счетчика импульсов, выход которого соеди- иен с первым входом первого сумматора кодов, второй вход которого соединен с выходом блока умножения, выход второго элемента И соединен с входом второго счетчика импульсов, выход которого соеди- нен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с выходом блока деления, первый вход блока деления соединен с первым входом второго сумматора кодов и является второй группой вхо-

дов блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения, третья группа входов которого является второй группой входов второго сумматора кодов, выход второго сумматора кодов соединен с вторым входом блока деления, выход первого сумматора кодов соединен с первой группой входов блока сравнения кодов, вторая группа входов которого является четвертой группой входов блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения, выход блока сравнения кодов соединен с первым входом третьего элемента И и является информационным выходом блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения, второй вход третьего элемента И является третьим информационным входом блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения, четвертым информационным входом которого является вход инвертора, выход инвертора соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выход четвертого элемента И соединен с входом третьего счетчика импульсов, разрядные выходы которого являются группой выходов блока формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления электроприводом, например в стенках с программным управлением, координатных столах, промышленных роботах. 1-я Цель изобретения - расширение области применения за счет автоматического формирования оптимальных характеристик изменения скорости на участках разгона и торможения, имеющих различные формы, включая асимметричную. Устройство для разгона и торможения электропривода содержит генератор 1 опорной частоты, дели- тели 2,3 частоты с переменным коэффициентом деления, элементы И 4,5, реверсивный счетчик 6, инвертор 7. Новым в устройстве является введение преобразователей 9 и 10 код - частота, блока 11 сравнения кодов, вычитателя 8 кодов, а также блока 12 формирования ускорения на начальном участке разгона и торможения и блока 13 формирования ускорения на конечном участке разгона и торможения. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. пуск разгона/торможения СЛ С

Г

(от блока /3)

И-н

OKI Делителя 2 частоты)

L.

(на fbiuumamejib 8

и на npeoSpa- soSuiiiCJib 32

rr..

f-Л -tf)na

txodff

-Е

(НО fjJOK /3 U I -U

Sxod элемента 21)

(на foot 13 и 1-й fxo3 элемента 23)

Фиг. 2

Фиг. З

ii i

ФигЛ

3-я грчппи2ягруп-4-я т Зела- чп favxa Л Sк ос ов па гпша WftWJ cahoot низ) KM vn™}